Embed Size (px)
Citation preview
TEHNIK ŢAN
Učno gradivo za Tehnike analize ţivil
Alenka Hmelak Gorenjak
Naslov: TEHNIK ŢAN
Izobraţevalni program: ŢIVILSKO – PREHRANSKI TEHNIK
Modul: TEHNIKE ANALIZE ŢIVIL
Avtorica:
Alenka Hmelak Gorenjak, univ. dipl. inţ. ţiv. teh.
Ilustrirala: Tina Krnjič
Strokovni recenzent: dr. Tomaţ Langerholc, univ. dipl. inţ. kemije
Lektor: Miroslav Nidorfer, prof. slov., bibl. spec.
Maribor, 2010
© Avtorske pravice ima Ministrstvo za šolstvo in šport Republike Slovenije.
Gradivo je sofinancirano iz sredstev projekta Biotehniška področja, šole za ţivljenje in razvoj (2008-2012).
Operacijo delno financira Evropska unija iz Evropskega socialnega sklada ter Ministrstvo za šolstvo in šport. Operacija se izvaja v okviru operativnega programa razvoja človeških virov za obdobje 2007 – 2013, razvojne prioritete: Razvoj človeških virov in vseţivljenjskega učenja, prednostna usmeritev Izboljšanje kakovosti in učinkovitosti sistemov izobraţevanja in usposabljanja.
Vsebina tega dokumenta v nobenem primeru ne odraţa mnenja Evropske unije. Odgovornost za vsebino dokumenta nosi avtor.
Tehnik Žan
I
Kazalo
PREDGOVOR ............................................................................................................................................ 1
1 DELO V LABORATORIJU ........................................................................................................................ 3
1.1 Vrednotenje rezultatov ........................................................................................................... 3
Pravilnost ......................................................................................................................................... 3
Sistematične napake ................................................................................................................... 4
Natančnost ...................................................................................................................................... 5
Slučajne napake ........................................................................................................................... 5
1.2 Varno delo v laboratoriju .............................................................................................................. 6
Osnovna pravila varnega dela ......................................................................................................... 6
Osebna varovalna oprema .......................................................................................................... 7
Oznake za nevarnost ....................................................................................................................... 8
R in S stavki ................................................................................................................................ 11
1.3 Priprava raztopin ......................................................................................................................... 13
Delež .............................................................................................................................................. 13
Masni delež ............................................................................................................................... 13
Koncentracija ................................................................................................................................. 14
Masna koncentracija ................................................................................................................. 14
Množinska koncentracija........................................................................................................... 14
2 KLASIČNE KEMIJSKE ANALIZNE METODE ........................................................................................... 16
2.1 Gravimetrična analiza .................................................................................................................. 17
Potek gravimetrične analize .......................................................................................................... 17
Gravimetrični izračun .................................................................................................................... 19
2.2 Volumetrična analiza ................................................................................................................... 20
Potek titracije ................................................................................................................................ 20
Vrste titracij ................................................................................................................................... 21
Nevtralizacijska titracija ................................................................................................................ 21
Indikatorji .................................................................................................................................. 21
Titracijske krivulje ...................................................................................................................... 21
Obarjalna titracija .......................................................................................................................... 22
Kompleksometrična titracija ......................................................................................................... 23
Standardne raztopine ................................................................................................................ 24
Indikatorji .................................................................................................................................. 24
Oksidacijsko-redukcijska titracija .................................................................................................. 24
Tehnik Žan
II
Standardne raztopine oksidantov ............................................................................................. 24
Standardne raztopine reducentov ............................................................................................. 25
Volumetrični izračun ...................................................................................................................... 25
3 INSTRUMENTALNE ANALIZNE METODE ............................................................................................. 29
3.1 Potenciometrija ........................................................................................................................... 30
Merjenje pH vrednosti .................................................................................................................. 31
Steklena elektroda ..................................................................................................................... 31
Kalomelova elektroda ................................................................................................................ 32
Kombinirana elektroda .............................................................................................................. 32
3.2 Spektrometrija ............................................................................................................................. 33
Beer-Lambertov zakon .................................................................................................................. 33
Spektrometer ................................................................................................................................. 35
3.3 Kromatografija ............................................................................................................................. 37
Vrste kromatografskih tehnik ........................................................................................................ 37
Papirna in tankoplastna kromatografija ........................................................................................ 38
Potek dela pri tankoplastni kromatografiji ................................................................................ 38
Vrednotenje ............................................................................................................................... 39
Tekočinska kromatografija ............................................................................................................ 39
Plinska kromatografija ................................................................................................................... 40
3.4 Elektroforeza ............................................................................................................................... 41
Papirna elektroforeza ................................................................................................................ 41
Gelska elektroforeza .................................................................................................................. 42
4 ANALIZNE METODE SESTAVE ŽIVIL ................................................................................................ 44
4.1 Določanje vode ................................................................................................................................ 45
Določanje vode s sušenjem ........................................................................................................... 45
Določanje vode z destilacijo .......................................................................................................... 46
Kemijske metode ........................................................................................................................... 47
Instrumentalne metode ................................................................................................................ 47
4.2 Določanje mineralnih snovi ......................................................................................................... 48
Suhi sežig ....................................................................................................................................... 48
Moker sežig.................................................................................................................................... 49
Določanje posameznih mineralnih snovi ....................................................................................... 49
Določanje kationov .................................................................................................................... 49
Določanje anionov ..................................................................................................................... 50
Dokazovanje in določanje težkih kovin ..................................................................................... 50
Tehnik Žan
III
4.3 Določanje ogljikovih hidratov ...................................................................................................... 51
Določanje monosaharidov in disaharidov ..................................................................................... 51
Kvalitativno določanje monosaharidov in disaharidov ............................................................. 51
Kvantitativno določanje monosaharidov in disaharidov ........................................................... 52
Dokazovanje in določanje polisaharidov ................................................................................... 53
4.4 Določanje beljakovin in aminokislin ............................................................................................ 55
Določanje beljakovin po Kjeldahlu ................................................................................................ 55
Barvne reakcije s proteini .............................................................................................................. 56
Formolna titracija .......................................................................................................................... 57
Določanje aminokislin ................................................................................................................... 57
4.5 Določanje maščob ....................................................................................................................... 58
Določanje količine maščob ............................................................................................................ 58
Določanje količine maščob po Soxhletu .................................................................................... 58
Določanje kvara maščobe ............................................................................................................. 59
Določanje hidrolitičnega kvara .................................................................................................. 59
Določanje oksidativnega kvara .................................................................................................. 60
Določanje karakterističnih števil ................................................................................................... 60
Določanje sestave maščobe .......................................................................................................... 61
4.6 Določanje aditivov ....................................................................................................................... 62
Določanje konzervansov ............................................................................................................... 62
Določanje barvil ............................................................................................................................. 63
Določanje umetnih sladil ............................................................................................................... 63
Kazalo slik .............................................................................................................................................. 65
Kazalo tabel ........................................................................................................................................... 65
5. LITERATURA ....................................................................................................................................... 66
Tehnik Žan
IV
Tehnik Žan
1
PREDGOVOR
V modernem svetu dobiva velik pomen kakovostna, varna in uravnoteţena prehrana. Ljudje
se vedno bolj zavedamo, da naše zdravje izvira tudi iz našega odnosa do zdravega
prehranjevanja. Zagotavljanje varne, kakovostne hrane pomeni tudi ustrezen nadzor, tako v
procesu pridelave in predelave, kot tudi nadzor ţivil na policah trgovin. Pomembno je, da je z
zakonodajo in uporabo ustreznih analiznih metod zagotovljena varnost in kakovost prehrane.
Učbenik za predmet Tehnike analize ţivil naj vam bo v pomoč pri spoznavanju osnov analize
ţivil, ki temeljijo na analizni kemiji in osnovnih laboratorijskih tehnikah. Z Ţanom boste
spoznali osnove, ki jih potrebujemo za varno delo v laboratoriju, klasične kemijske in fizikalne
analizne metode in metode za analizo posameznih sestavin ţivil.
V učbeniku so navedeni še ostali priporočeni viri za pridobivanje ustreznega znanja. Med
obvezne, prav gotovo, sodijo številni pravilniki o kakovosti ţivil, ki jih zlahka najdemo na
spletnem medmreţju. Ob uporabi te, dodatne literature, boste dijaki pridobili dovolj
osnovnega znanja za vključevanje v zagotavljanje in nadzor kakovosti ţivilsko-prehranskih
izdelkov.
Dragi dijaki, ţelim vam, da bi z veseljem spoznavali tehnike analize ţivil in jih uspešno
preizkušali v laboratoriju. Upam, da vam bosta pri tem Ţan in Ţana v pomoč.
Avtorica gradiva
Alenka Hmelak Gorenjak
Ţan - zapomnili si bomo!
Ţana – znali bomo odgovoriti na vprašanja.
Tehnik Žan
2
Tehnik Žan
3
1 DELO V LABORATORIJU
Kdaj je moje delo pravilno in kdaj natančno?
Čemu sluţijo oznake na reagenčnih steklenicah?
Kako pripravim 10 % raztopino kuhinjske soli?
V laboratoriju uporabljamo za izvajanje analize ţivil različne laboratorijske tehnike, ki se ne
razlikujejo bistveno od uporabe tehnik v kateremkoli analiznem laboratoriju. Tehtanje,
odmerjanje volumna, priprava raztopin, uporaba klasičnih in instrumentalnih analiznih metod
je v vseh laboratorijih podobna, razlike so samo pri specifičnih analiznih metodah za
posamezna ţivila (npr. analiza mleka, analiza mlevskih izdelkov …). Pravilna uporaba
laboratorijskih tehnik je nujna za pravilnost rezultata. Po izvedbi analize je prav tako nujno
pravilno vrednotenje rezultatov in poznavanje ter upoštevanje moţnosti napak. Zato se v
uvodnem poglavju učbenika ukvarjamo tudi z osnovami vrednotenja rezultatov. Seveda nas
pa v laboratoriju ne skrbita samo natančno in pravilno delo, poseben poudarek se namenja
tudi varnemu delu. S pomočjo zakonodaje je omogočeno, da nista ogroţena varnost in
zdravje delavca v laboratoriju. Dolţnost vsakega delavca v laboratoriju pa je, da upošteva
navodila za varno delo in se stalno izobraţuje na področju varnosti.
1.1 Vrednotenje rezultatov
Po opravljeni analizi pridemo do rezultatov, ki jih je potrebno tudi ovrednotiti. Vrednotenje
rezultatov se razlikuje po tem ali gre za rutinsko, vsakodnevno kontrolo ali za raziskovalno
delo v laboratoriju. Rutinske metode običajno ne zahtevajo posebnih statističnih obdelav, pri
raziskovalnem delu pa je obdelava podatkov zahtevnejša in zahteva tudi poznavanje
statističnih metod.
Rezultati analiz so vedno pridobljeni na osnovi določenega postopka (metode), z uporabo
določene opreme in s pomočjo vzorcev. Rezultati analiz bodo pravilni, če je postopek
pravilno izbran, če je uporabljena oprema zanesljiva in če so vzorci reprezentančni. Vzorci so
reprezentančni, kadar predstavljajo celoto, ki jo ţelimo analizirati (npr. pazimo, da pred
odvzemom vzorca premešamo tekoče ţivilo). Od tega, kako pridemo do rezultatov, je
odvisna tudi njihova verodostojnost.
Zanesljivost rezultatov analiznega postopka podajamo s pravilnostjo in natančnostjo.
Pravilnost
Pravilnost je merilo za to, kako se izmerjena vrednost ujema z dejansko vrednostjo.
Označujemo jo z napako, ki jo lahko izrazimo kot absolutno ali relativno:
Tehnik Žan
4
Absolutna napaka : aE x
Relativna napaka : 100%r
xE
x – povprečna izmerjena vrednost
μ – dejanska vrednost
Največkrat nimamo podatka o dejanski vrednosti, zato je teţko realno oceniti napako.
Obstajajo pa mehanizmi, s katerimi se lahko zaščitimo pred napakami, ki bi vplivale na
pravilnost analitskega postopka.
V laboratoriju mora delo potekati tako, da ne pride do velikih napak. Te nastajajo zaradi:
- različnih zamenjav,
- pokvarjenih naprav,
- nezanesljivih delavcev,
- napačnega jemanja vzorcev in napačnega standardiziranja,
- odmikov od predpisov,
- napačnega računanja in
- netočne dokumentacije.
Te napake se običajno le redko zgodijo in jih ne uvrščamo med stalne napake v laboratoriju.
Na pravilnost rezultata pa vplivajo sistematične napake, ki se običajno ponavljajo pri
posameznih analiznih metodah.
Sistematične napake
Sistematične napake so napake, ki vplivajo na pravilnost analitskega postopka in jih lahko
vsaj v principu ugotovimo in upoštevamo ali v celoti odpravimo.
Sistematične napake nastajajo zaradi:
- osebne napake analitika,
Primer: Napačno odčitavanje merilnih instrumentov.
- instrumentalne napake (napaka merilnih instrumentov),
Primer: odstopanje izmerjene teţe na tehtnicah od dejanske, volumna pipet, biret,
merilnih bučk …
- napaka metode (ima svoj izvor v metodi analize, ki jo analitik uporablja). Je najbolj
problematična napaka, ker so prizadeti vsi rezultati, ki smo jih dobili s to metodo.
Sistematiče napake odkrivamo s pomočjo:
- analize standardov,
- analize istega materiala z različnimi metodami in
Tehnik Žan
5
- neodvisne analize v več laboratorijih.
Natančnost
Natančnost je merilo za ponovljivost rezultatov znotraj ene serije. Prikazana je z večjim ali
manjšim odmikom od aritmetične sredine. Predpostavimo, da je aritmetična sredina najbolj
verjeten rezultat.
V statistiki se za podajanje natančnosti uporablja standardni odklon, ki ga izračunamo po
naslednji formuli:
2( )
1
ix xs
N
s – standardni odklon
Na večji ali manjši odklon od aritmetične sredine pri posamezni meritvi znotraj eksperimenta
vplivajo slučajne napake.
Slučajne napake
Slučajne napake nastajajo zaradi nenatančnega dela. S prilagoditvijo aparatov in poskusa jih
lahko do neke mere zniţamo, ne moremo pa jih popolnoma odpraviti. Slučajne napake so
neodvisne ene od druge in lahko pričakujemo, da se bodo pri dovolj velikem številu
ponovitev nekega poskusa izničile (enkrat navzdol, drugič navzgor).
Pred delom v laboratoriju vedno načrtujemo delo in se nanj ustrezno pripravimo.
Poznamo moţne vire napak in jih skušamo odpraviti. Dobljene rezultate vrednotimo z
izračunom povprečne vrednosti in podamo napako dela z absolutnim in relativnim odklonom.
Tehnik Žan
6
1.2 Varno delo v laboratoriju
Kemijski laboratorij za analizo ţivil se ne razlikuje od ostalih laboratorijev - je neke vrste
delavnica, v kateri izvajamo različne laboratorijske tehnike z namenom določiti sestavo ţivila,
njegovo hranilno vrednost ali ugotoviti kakovost ţivila. V njem uporabljamo plinsko in
električno napeljavo, delamo z nevarnimi kemikalijami in zahtevnimi aparaturami. V
laboratoriju je potrebno upoštevati vsa navodila za varno delo in se pred zahtevnimi
analizami naučiti pravilnih laboratorijskih tehnik.
Kemijski laboratorij mora biti svetel, velik in zračen. Opremljen je z delovnimi mizami. Na
steni delovne mize so priključki za elektriko, vodovodne pipe ter plinska napeljava. Na
primernem mestu v laboratoriju so pomivalna korita. V laboratoriju so tudi omare za
kemikalije, za stekleni pribor in drobni inventar; digestorij, v katerem delamo s strupenimi
parami. Vsak, ki dela v laboratoriju, je dolţan nositi zaščitno haljo, zaščitna sredstva, kot so
očala in rokavice ter se ravnati po predpisih za varno delo. V laboratoriju sta zelo
pomembna red in čistoča!
Osnovna pravila varnega dela
Osnovna pravila varnega dela so zapisana v laboratorijskem redu, ta je izobešen v
laboratoriju in določa splošna pravila za delo v laboratoriju. Navodila, ki se nanašajo na
posamezen laboratorij ali na posamezno vajo, se posredujejo sprotno.
V laboratoriju obstaja veliko nevarnosti, zato je nujno potrebno upoštevati navodila za varno
delo:
- V laboratoriju vedno nosimo zaščitno haljo, ki mora biti čista in zašita.
- Pri delu v laboratoriju nosimo zaščitna očala s stransko zaščito.
- Dolge lase poveţemo v čop.
- Pred izvajanjem poizkusov proučimo osnovne lastnosti kemikalij (strupenost,
vnetljivost, ... ), ki jih bomo uporabljali.
- Pri delu z jedkimi in strupenimi snovmi ter vročimi predmeti nadenemo primerne
zaščitne rokavice, prav tako tudi pri uporabi barvil.
- Zdravju škodljive hlapne snovi vedno prelivamo v digestoriju.
- Tekočine vedno pipetiramo z nastavkom za pipete ali pa z avtomatskimi pipetami.
- Odvečne količine reagentov nikoli ne vračamo v posodo, iz katere smo jih vzeli, ker s
tem onesnaţimo zalogo.
- Odpadnih kopeli ne izlivamo v pomivalna korita ali odlagamo v smetišča, ampak jih
zbiramo v posebnih posodah (navodila laboranta).
- V laboratoriju hrane in pijače ne hranimo in ne uţivamo, ker obstaja nevarnost
kontaminacije.
- Vse poškodbe s kemikalijami in druge nesreče takoj javimo učitelju ali laborantu.
- Po končanem delu si vedno umijemo roke z vodo in milom.
Tehnik Žan
7
Osebna varovalna oprema
Osebna varovalna oprema sluţi za zmanjšanje tveganja nastanka poškodb in okvar zdravja,
do katerih lahko pride med opravljanjem dela v laboratoriju. Med osebno varovalno opremo
sodi oblačilo in pripomočki narejeni za nošenje z namenom zaščititi osebo pred nastankom
poškodb oziroma bolezni. V laboratoriju je prepovedano opravljanje laboratorijskih vaj brez
uporabe ustrezne osebne varovalne opreme. Med obvezno varovalno opremo spadajo:
- zaščitna očala: očala s stransko zaščito, panoramska očala (za tiste osebe, ki nosijo
korekcijska očala ali kontaktne leče),
- halja mora biti iz bombaţa, z dolgimi rokavi in segati vsaj do kolen, zapenjati se mora
s pritiskači,
- primerna obutev je taka, da varuje celotno stopalo in omogoča trden in varen korak,
- natikači, sandali ali obutev z visoko peto oz. drsečimi podplati za delo v laboratoriju ni
primerna,
- zaščitne rokavice (uporaba po potrebi).
V laboratoriju smo s preprostimi opozorilnimi znaki opozorjeni, katera zaščitna sredstva
moramo uporabiti:
Slika 2: Oznake za uporabo zaščitnih sredstev
Vir: http://vedez.dzs.si/datoteke/1%20Varno%20delo%20v%20kemijskem%20laboratoriju.ppt
(23. 6. 2010)
Slika 1: Dijaki v laboratoriju uporabljajo osebno varovalno opremo (Vir: lasten)
Tehnik Žan
8
Poglavitne nevarnosti v laboratoriju
Glavne nevarnosti v laboratoriju izvirajo iz sledečih virov: strupenih, jedkih ali eksplozivnih
kemikalij, vnetljivih reagentov, stisnjenih plinov, globoko ohlajenih plinov, nevarne opreme.
Oznake za nevarnost
Pri delu z različnimi snovmi moramo poznati znake, ki nas opozarjajo na varno ravnanje z
njimi. V tabeli so zbrani znaki za nevarnosti, njihove razlage ter primeri snovi, ki so z
določenimi znaki označene.
Tabela 1: Oznake za nevarnost
LAHKO VNETLJIVO F (Highly Flammable)
Snovi, ki se lahko vnamejo ţe po krajšem stiku z virom vţiga, v stiku z zrakom, če so izpostavljene segrevanju ali višjem tlaku.
Take snovi so: bencin, etanol, aceton, kovine v prahu.
ZELO LAHKO VNETLJIVO F+ (Extremely Flammable)
So lahke tekočine, ki imajo zelo nizko plamenišče (temperatura, pri kateri začne snov goreti) in nizko vrelišče. So tudi plini, ki se na zraku vnamejo ţe pri sobni temperaturi (20 °C) in običajnem tlaku (1 bar).
Take snovi so: kloroetan, dietileter, vodikov sulfid.
JEDKO
C (Corrosive)
Snovi, ki lahko poškodujejo ali celo
uničijo ţivo tkivo (npr. koţo) in
nekatere materiale (npr. blago), s
katerim pridejo v stik. Tako
označene snovi lahko povzročijo
koţne opekline.
Take snovi so: koncentrirane
kisline in baze, brom, srebrov
nitrat, fenol.
STRUPENO T (Toxic)
Snovi, ki povzročajo hude okvare zdravja (npr. rak, dedne genske okvare, oslabitev plodnosti) ali celo smrt, če jih zauţijemo, vdihavamo oz. če pridejo v stik z našo koţo.
Take snovi so: klor, metanol, nekatere spojine teţkih kovin (npr. svinca), benzen.
ZELO STRUPENO T+ (Very Toxic)
Snovi, ki ţe v majhnih količinah povzročajo hude okvare zdravja (npr. rak, dedne genske okvare, oslabitev plodnosti) ali celo smrt, če jih zauţijemo, vdihavamo oz. če pridejo v stik z našo koţo.
Take snovi so: ogljikov monoksid, brom, vodikov sulfid, nekatere arzenove spojine, nikotin.
OKOLJU NEVARNO
N (Dangerous For The
Environment)
Snovi, ki lahko povzročijo takojšnjo
ali pa dolgoročno škodo okolju
(voda, tla, zrak) in organizmom, ki
ţive v teh okoljih (npr. čebele, ptiči,
ribe).
Take snovi so: nekateri biocidi in
spojine teţkih kovin (npr. svinca),
klor, vodikov sulfid, modra galica.
Tehnik Žan
9
ZDRAVJU ŠKODLJIVO Xn (Nocif, Harmful)
Snovi, lahko povzročijo takojšnje okvare zdravja pri zauţitju, vdihavanju ali ob stiku s koţo. Lahko imajo tudi dolgoročne vplive in povzročijo okvare, ki jih ne opazimo takoj, tudi rakava obolenja, dedne genske okvare ali zmanjšanje plodnosti.
Take snovi so: heksan, triklorometan (kloroform), modra galica, nikelj.
DRAŢILNO Xi (Irritant)
Snovi, ki povzročajo draţenje koţe, oči in dihal. V določenih primerih povzročijo tudi hude poškodbe oči.
Take snovi so: nekatera čistilna sredstva, natrijev karbonat (oči), kalcijev klorid (oči), heksan
(koţa).
EKSPLOZIVNO
E (Explosive)
Snovi, ki lahko ob določenih pogojih
(ob udarcu, stiskanju, trenju,
povišani temperaturi) eksplodirajo
(se v hipu kemijsko spremenijo).
Take snovi so: smodnik,
nitroglicerin, TNT.
OKSIDATIVNO O (Oxidizing)
Snovi, ki zaradi različnih vplivov oddajajo kisik in lahko burno reagirajo ob stiku z drugimi, zlasti vnetljivimi materiali, kar lahko privede do poţara.
Take snovi so: vodikov peroksid (s koncentracijo višjo od 20 %), kalijev manganat(VII), amonijev nitrat.
Vir: http://www.osbos.si/e-kemija/e-gradivo/1-sklop/oznake_za_nevarnost.html (23. 6. 2010)
Stari znaki za nevarnost, so še v veljavi. Vendar so ţe predlagani novi znaki za nevarnost.
Piktogrami nimajo več enoznačnega pomena/imena, ampak se pojavljajo v kombinaciji z
različnimi opisi, definicijami ali pojasnili.
Tehnik Žan
10
Tabela 2: Novi znaki za nevarnost
Vir: http://vedez.dzs.si/datoteke/1%20Varno%20delo%20v%20kemijskem%20laboratoriju.ppt (23. 6.
2010
Po novem pravilniku mora embalaža vsebovati naslednje podatke:
Slika 3: Oznake na embalaţi
Vir: http://vedez.dzs.si/datoteke/1%20Varno%20delo%20v%20kemijskem%20laboratoriju.ppt
(23. 6. 2010)
Tehnik Žan
11
R in S stavki
Dodatno nas na embalaţi opozarjajo R stavki (R-risk) in obveščajo S stavki (S-safety) o
nevarnostih in ustreznem ukrepanju. V laboratoriju imamo izobešene plakate, ki nam
razlagajo pomen teh stavkov. V tabelah je navedenih le nekaj primerov:
Tabela 3: Standardna opozorila ('R' stavki) za označevanje nevarnih snovi in pripravkov
Oznaka Pomen
R 1 Eksplozivno v suhem stanju
R 2 Nevarnost eksplozije ob udarcu, trenju, poţaru ali drugih virih vţiga
R 17 Samovnetljivo na zraku
R 18 Pri uporabi lahko tvori vnetljivo/ eksplozivno zmes hlapi-zrak
R 26 Zelo strupeno pri vdihavanju
R 27 Zelo strupeno v stiku s koţo
R 28 Zelo strupeno pri zauţitju
R 29 V stiku z vodo se sprošča strupen plin
R 35 Povzroča hude opekline
R 36 Draţi oči
R 37 Draţi dihala
R 38 Draţi koţo
R 39 Nevarnost zelo hudih trajnih okvar zdravja
R 40 Moţen rakotvoren učinek
R 45 Lahko povzroči raka
R 46 Lahko povzroči dedne genetske okvare
R 68 Moţna nevarnost trajnih okvar zdravja
Vir: http://andrej.mernik.eu/kemija/r_in_s_stavki/ (23. 6. 2010)
Tabela 4: Standardna obvestila ('S' stavki) za označevanje nevarnih snovi in pripravkov
Oznaka Pomen
S 1 Hraniti zaklenjeno
S 2 Hraniti izven dosega otrok
S 13 Hraniti ločeno od hrane, pijače in krmil
S 14 Hraniti ločeno od ... (nezdruţljive snovi določi proizvajalec)
S 15 Varovati pred toploto
S 16 Hraniti ločeno od virov vţiga - ne kaditi
S 25 Preprečiti stik z očmi
S 26 Če pride v stik z očmi, takoj izpirati z obilo vode in poiskati zdravniško pomoč
S 36 Nositi primerno zaščitno obleko
S 37 Nositi primerne zaščitne rokavice
S 40 Tla in predmete, onesnaţene s to snovjo/pnpravkom, očistiti s/z …(čistilo določi proizvajalec).
S 49 Hraniti v izvirni posodi
S 51 Uporabiti le v dobro prezračevanih prostorih
S 63 V primeru nezgode pri vdihavanju: prizadeto osebo umakniti na sveţ zrak in pustiti počivati
S 64 Pri zauţitju spirati usta z vodo (samo, če je oseba pri zavesti)
Vir: http://andrej.mernik.eu/kemija/r_in_s_stavki/ (23. 6. 2010)
Po vsaki opravljeni vaji ločujemo odpadne kemikalije v za to pripravljene posode.
Tehnik Žan
12
Slika 4: Oznake za pravilno ločevanje odpadnih kemikalij
Vir: http://vedez.dzs.si/datoteke/1%20Varno%20delo%20v%20kemijskem%20laboratoriju.ppt
(23. 6. 2010)
Preden začnemo z delom v laboratoriju moramo spoznati navodila za varno delo. Upoštevamo pravila glede nošenja osebne varovalne opreme in dosledno upoštevamo navodila. Pred uporabo kemikalije, preglejmo oznake za nevarnost. Z ostanki kemikalij ravnamo po predpisih.
Tehnik Žan
13
1.3 Priprava raztopin
Raztopine so homogene zmesi topljenca in topila. Raztopljena snov se imenuje topljenec in
je lahko trdna, tekoča snov ali plin. Topilo je skoraj vedno tekočina (v nekaterih primerih je
lahko tudi trdna snov).
Koncentracija raztopine nam pove, koliko topljenca je raztopljenega v enoti volumna
raztopine. Pravimo, da je raztopina koncentrirana, kadar je prisoten velik deleţ topljenca v
majhni količini topila. Kadar je v veliki količini topila raztopljeno malo topljenca, pravimo, da je
raztopina razredčena.
Najpogosteje podamo sestavo raztopine z deleţi in koncentracijo.
Deleţ
Deleţi so veličine, ki nakazujejo, kolikšen del vzorca pripada posamezni komponenti. Te
veličine nimajo enot ali pa jih podamo v procentih (%). Seštevek deleţev posameznih
komponent v vzorcu je vedno enak ena.
Masni delež
v tekočini: je definiran kot masa topljenca v 100 g raztopine;
- v trdni zmesi: je definiran kot masa posamezne komponente v 100 g zmesi.
m = m1 + m2 in w = w1 + w2 = 1 ali 100%
w – masni deleţ [%]
m1 – masa topila [g]
m2 – masa topljenca [g]
m – masa raztopine[g]
masni delež (w) = ( )
( )
m topljenca
m raztopine [%]
Tehnik Žan
14
Koncentracija
Masna koncentracija
je definirana kot masa topljenca na enoto prostornine raztopine.
- masna koncentracija [g
L, g/dm3, gL-1,]
m – masa topljenca [g]
V – prostornina raztopine[L, dm3]
Množinska koncentracija
je definirana kot množina topljenca na volumsko enoto raztopine, v kateri se topljenec
nahaja.
c – mnoţinska koncentracija [mol/L, mol L-1, mol/dm3, mol dm-3]
n – mnoţina topljenca [mol]
V – prostornina raztopine [L, dm3]
m – masa topljenca
M – molska masa topljenca
Računske primere za pripravo raztopin poišči v učbeniku:
Sodja - Boţič, J. Kemijsko računanje: učbenik. Ljubljana: Drţavna zaloţba Slovenije, 1990.
masna koncentracija (( )
( )
m topljenca
V raztopine [
g
L, g/L, g L
-1]
množinska koncentracija (c) = ( )
( )
n topljenca
V raztopine [
mol
L, mol/L, mol L
-1]
množina topljenca (n) = ( )
( )
m topljenca
M topljenca [mol]
Tehnik Žan
15
Raztopine pripravljamo v ustreznih deleţih in koncentracijah. Masni deleţ je
definiran kot masa topljenca v 100 g raztopine oz. kot masa posamezne komponente v 100 g
zmesi. Masna koncentracija je definirana kot masa topljenca na enoto prostornine raztopine.
Mnoţinska koncentracija je definirana kot mnoţina topljenca na volumsko enoto raztopine, v
kateri se topljenec nahaja.
- Kako je definirana pravilnost in kako natančnost analitskega postopka?
- Katere napake vplivajo na pravilnost analitskega postopka?
- Kako vrednotimo rezultate ene meritve?
- Kolikšni sta absolutna in relativna napaka, če je povprečna vrednost meritev 6,35 g/L,
dejanska vrednost pa 6,20 g/L?
- Opiši navodila za varno delo v laboratoriju?
- Kaj prištevamo med osebno varovalno opremo in kdaj jo moramo uporabljati?
- Navedi izvore nevarnosti, ki nas v laboratoriju najbolj ogroţajo?
- Opiši oznake, ki opozarjajo na zdravju škodljivo snov, jedko snov in strupeno snov?
- Kaj nam povedo R in S stavki?
- Kako ravnamo z ostanki različnih vrst kemikalij?
- Navedi definicije za masni deleţ, masno koncentracijo in mnoţinsko koncentracijo?
- Kolikšno maso raztopine kalijevega hidroksida z masnim deleţem 10,0 % lahko
pripravim iz 110 g kalijevega hidroksida?
- Kolikšno maso raztopine natrijevega hidroksida z masnim deleţem 5,0 % lahko
pripravim iz 70 g natrijevega hidroksida?
- Kolikšen volumen klorovodikove kisline z masnim deleţem HCl 34 % in gostoto 1,19
g/mL naj odmerim za 250 mL raztopine z masno koncentracijo 25,20 g/L?
Tehnik Žan
16
2 KLASIČNE KEMIJSKE ANALIZNE METODE
Ali lahko iz vina izločim ţveplo?
Kako bi določil količino dodane soli v kruhu?
Kako ugotovim, katera voda vsebuje več mineralov?
V laboratoriju pogosto izvajamo klasične kemijske metode za ugotavljanje količine
posamezne komponente v vzorcu. Delimo jih na gravimetrične in volumetrične analizne
metode. Metode so prepoznavne po uporabi laboratorijske steklovine in klasičnih analiznih
tehnik, kot so tehtanje, pipetiranje, titracija ... Kljub razvoju instrumentalnih analiznih metod
ohranjajo svoj pomen pri makro analitiki in umerjanju instrumentalnih metod. Pogosto se
klasične kemijske metode kombinirajo z bolj občutljivimi instrumentalnimi metodami. V analizi
ţivil ohranjajo svoj pomen pri številnih analiznih metodah, kot so gravimetrično določanje
količine vode, mineralnih snovi, maščob … in volumetričnem določanju kislinske stopnje,
vsebnosti skupnih kislin, določanju trdote vode …
Tehnik Žan
17
2.1 Gravimetrična analiza
Osnovna analizna tehnika pri gravimetriji je tehtanje. Osnova metode je, da analit izločimo iz
vzorca in ga stehtamo. V analizi ţivil pogosto uporabljamo gravimetrične metode npr.:
določanje vode – indirektno s sušenjem, mineralnih snovi – s seţigom, maščob – z
ekstrakcijo z organskim topilom …
V analizni kemiji je med gravimetričnimi metodami gotovo najpomembnejša gravimetrična
obarjalna metoda. Pri tej metodi analit selektivno izločimo v obliki netopne oborine in ga po
sušenju oz. ţarenju tehtamo.
Za izvedbo kvantitativne obarjalne gravimetrične metode morajo biti izpolnjeni naslednji
pogoji:
- kvantitativna in selektivna reakcija obarjanja,
- netopnost oborine v reakcijski zmesi in raztopini za izpiranje,
- oborina je konstantne, točno definirane sestave in
- onečiščenje oborine z drugimi ioni mora biti čim manjše oz. poznano.
Točnost metode je v veliki meri odvisna od pravilnega postopka obarjanja in ravnanja z
oborino.
Potek gravimetrične analize
Gravimetrična analiza poteka v naslednjih korakih:
- priprava raztopine
- obarjanje
- rast kristalov
- filtracija
- izpiranje oborine
- sušenje ali (in) ţarenje
- tehtanje
- izračun
Priprava raztopine
Pri pripravi raztopine upoštevamo pogoje, ki morajo biti izpolnjeni za kvantitativno analizo.
Raztopina mora biti ustrezno razredčena, da se zmanjša napaka metode - pojav soobarjanja.
Obarjanje
Potek obarjanja mora biti takšen, da se tvorijo čim večji kristali, ki se hitro filtrirajo in dobro
izpirajo. Reagent za obarjanje zato dodajamo počasi in reakcijsko zmes mešamo tako, da se
reagent enakomerno porazdeli po raztopini. Na velikost delcev oborine vplivata še
temperatura raztopine in hitrost mešanja.
Tehnik Žan
18
Rast kristalov
Po začetni fazi obarjanja sledi faza rasti kristalov. Iz majhnih kristalov zrastejo veliki kristali.
Pri nepravilnem obarjanju pa imamo v raztopini veliko manjših kristalov, ki jih zelo teţko
ločimo z običajnimi filtrnimi sredstvi iz oborine.
Filtracija
Poteka hitro in enostavno, če je oborina izločena v obliki velikih kristalov.
Soobarjanje in izpiranje oborine
Proces nastajanja oborine spremljajo pojavi soobarjanja, ki povzročajo onečiščenje oborine z
drugimi ioni iz raztopine. Vzrok za soobarjanje je lahko adsorpcija topnih primesi na oborino
ali okluzija – vključevanje drugih ionov v oborino. Adsorpcijo preprečimo z izpiranjem
oborine, običajno z destilirano vodo. Okluzijo pa preprečimo z obarjanjem iz razredčenih
raztopin.
Sušenje in ţarenje oborine
Če se pri reakciji izloči oborina znane in stehiometrične sestave, jo po filtraciji samo osušimo
in stehtamo. Če pa sestava ni znana ali obstojna (veţe vlago ali ogljikov dioksid iz ozračja),
jo po sušenju še preţarimo.
Slika 5: Obarjanje – poteka pod posebnimi pogoji
Vir: www.fkkt.uni-lj.si/.../ farmacevti-gravimetrija.ppt (29. 6. 2010)
Tabela 5: Anorganski obarjalni reagenti
Reagent Analit
HCl Ag(AgCl), Hg (Hg2Cl2)
(NH4)2S Hg (HgS),
H2C2O4 Ca (CaO), Sr (SrO),
BaCl2 SO42- (BaSO4)
HNO3 Sn (SnO2)
Vir: www.fkkt.uni-lj.si/.../ farmacevti-gravimetrija.ppt (29. 6. 2010)
Tehnik Žan
19
Gravimetrični izračun
Pri gravimetričnem izračunu moramo upoštevati, da analit ni identičen tehtani oborini.
Izračunati moramo maso iskanega analita iz mase oborine. Pri tem si pomagamo z
gravimetričnim faktorjem, ki predstavlja razmerje med molsko maso analita in molsko
maso oborine, pri katerem izenačimo število molov analita in oborine:
M analita g / mol
M oborine g / mol
aF
b
Pogosto nas pri gravimetrični analizi zanima odstotek analita v zatehtanem vzorcu:
m analita% analita 100%
m vzorca
Maso analita dobimo iz mase zatehtane oborine in gravimetričnega faktorja:
m analita m oborine f iz tega sledi, da je
m oborine f% analita 100%
m vzorca
Glej računske primere v literaturi:
Sodja - Boţič, J. Kemijsko računanje: učbenik. Ljubljana: Drţavna zaloţba Slovenije, 1990.
Sodja - Boţič, J. Kemijsko računanje: zbirka nalog. Ljubljana: Drţavna zaloţba Slovenije,
1991.
Klasične kemijske metode delimo na gravimetrične in volumetrične. Osnovna
tehnika gravimetričnih metod je tehtanje. Analit, ki ga določamo, izločimo iz vzorca in ga
stehtamo. Pri gravimetrični obarjalni metodi analit oborimo s pomočjo obarjalnega reagenta
in stehtamo izločeno, posušeno in preţarjeno oborino. Metoda poteka v več korakih.
Tehnik Žan
20
2.2 Volumetrična analiza
Osnovna analizna tehnika pri volumetriji je merjenje volumna. Osnovni postopek pri
volumetrični analizi pa imenujemo titracija. S pomočjo titracije pogostokrat na enostaven
način ugotavljamo kakovost ţivil: vsebnost kislin, kislinsko stopnjo, kvar maščob, vsebnost
vitamina C, trdoto vode …
Volumetrija je najbolj pogosto uporabljena analitična metoda z enostavno in hitro izvedbo.
Danes se v laboratorijih z velikim številom analiz uporablja avtomatska titracija. Titracija je
avtomatizirana pri določanju konca titracije (ekvivalentne točke), ki se lahko določa na
različne načine (tudi s pH-metrom). Primerna je tudi za določanje niţjih količin vsebnosti
analitov v vzorcu.
Slika 6: Titracija se zaradi enostavnosti postopka pogosto uporablja v analizi ţivil (Vir: lasten)
Potek titracije
Med titracijo poteka kemijska reakcija med našim vzorcem (analitom) in raztopino, katere
koncentracija ja znana – imenujemo jo standardna raztopina in jo običajno nalijemo v
bireto. Poznati moramo stehiometrično razmerje (kemijsko reakcijo) med analitom in
titrantom in po končani titraciji lahko izračunamo koncentracijo našega analita s podatkov o
porabi (volumnu) standardne raztopine, koncentracije standardne raztopine in volumna
raztopine vzorca.
Za izvedbo titracije morajo biti izpolnjeni naslednji pogoji:
Reakcija med analitom in standardno raztopino mora biti definirana in poznana.
Reakcija mora biti hitra.
Ne smejo potekati stranske reakcije.
Reakcija mora potekati kvantitativno.
Konec reakcije mora biti jasno zaznaven (s pomočjo indikatorja, spremembo barve
standardne raztopine, merjenjem pH-vrednosti …)
Tehnik Žan
21
Ekvivalentna točka je takrat, ko je konec kemijske reakcije med analitom in standardno
raztopino. Končna točka titracije pa je takrat, ko zaznamo konec titracije. Končna točka
titracije se mora ujemati z ekvivalentno točko titracije.
Vrste titracij
Glede na vrsto kemijske reakcije, ki poteka med analitom in standardno raztopino, poznamo
štiri vrste titracij:
- nevtralizacijska titracija – potekajo kemijske reakcije med kislinami in bazami;
- obarjalna titracija – potekajo kemijske reakcije pri katerih tvori standardna raztopina
oborino z analitom;
- kompleksometrična titracija - standardna raztopina je kompleksna spojina, ki tvori z
analitom (kovinskimi ioni) v vodi topne komplekse in
- oksidacijsko redukcijska titracija (redoks titracija) – potekajo kemijske reakcije med
oksidanti, ki v reakciji sprejemajo elektrone in reducenti, ki jih oddajajo.
Nevtralizacijska titracija
V analizi ţivil pogostokrat uporabljamo nevtralizacijsko titracijo: pri določanju vsebnosti
skupnih kislin, kislinske stopnje, hidrolitičnega kvara maščob …
Med titracijo potekajo kemijske reakcije med kislinami in bazami.
Naš analit je lahko močna kislina, močna baza, šibka kislina ali šibka baza. Za standardno
raztopino pa vedno uporabimo le močno kislino, če titriramo baze in močno bazo, če
titriramo kislino.
Indikatorji
Indikatorji, s katerimi ugotavljamo končno točko nevtralizacijske titracije, so šibke organske
kisline ali baze, ki spremenijo barvo v določenem delu pH-skale. Indikatorji disociirajo
podobno kot druge kisline in baze v ustrezne anione in katione.
Nedisociiran indikator je drugačne barve kot disociirana oblika. Katera oblika prevladuje, je
odvisno od pH raztopine.
Titracijske krivulje
Če med nevtralizacijsko titracijo merimo pH vrednost in narišemo spreminjanje pH vrednosti
v odvisnosti od dodane standardne raztopine, dobimo titracijsko krivuljo. S pomočjo
titracijskih krivulj si laţje predstavljamo pomen izbire ustreznega indikatorja in detekcijo
končne točke titracije.
Titracija močne kisline z močno bazo:
Obe, močna kislina in močna baza – standardna raztopina in analit, popolnoma disociirata v
raztopini.
Primer:
Titracija klorovodikove kisline z natrijevim hidroksidom
Tehnik Žan
22
H+ + Cl- + Na+ + OH- → H2O + Na+ + Cl-
H+ in OH- tvorita H2O, ostala dva iona ostaneta nespremenjena (Na+ + Cl-) – rezultat
kemijske reakcije je nevtralizacija. Končna točka titracije je v nevtralnem območju pH-skale.
Titracije šibke kisline z močno bazo
Šibka kislina ne disociira popolnoma v raztopini. Višina strmega dela krivulje se spreminja v
odvisnosti od jakosti kisline. Čim manjša je disociacijska konstanta, tem manjša je
sprememba pH raztopine v bliţini ekvivalentna točke.
Slika 7: Titracija šibke kisline
Vir: http://www.kii2.ntf.uni-lj.si/e-kemija/file.php/1/output/Titracija/index.html (30 . 6. 2010)
Titracije šibke baze z močno kislino
Čim šibkejša je baza, tem krajši je strmi del krivulje.
Obarjalna titracija
V analizi ţivil se najpogosteje izvaja obarjalna titracija za določitev vsebnosti kuhinjske soli v
različnih ţivilskih proizvodih (pekovski izdelki, mesni izdelki, margarina …).
Obarjalna titracija je volumetrična metoda, pri kateri je osnova kemijska reakcija med
standardno raztopino in analitom, pri kateri nastanejo teţko topne oborine. Pogoj za izvedbo
titracije je, da se ioni, ki jih določamo, obarjajo s standardno raztopino hitro, kvantitativno in
da je oborina skoraj netopna.
Standardne raztopine, ki se najpogosteje uporabljajo:
srebrov nitrat (AgNO3), za določanje kloridnih, bromidnih in jodidnih ionov in
kalijev tiocianat (KSCN) ali amonijev tiocianat (NH4SCN), za določanje srebrovih spojin.
Tehnik Žan
23
Določitev klorida po Mohru
Klorid določamo s pomočjo titracije s standardno raztopino srebrovega nitrata (AgNO3).
Končno točko titracije ugotavljamo s pomočjo indikatorja kalijevega kromata ( K2CrO4 ). Do
ekvivalentne točke se obarja s kloridnimi ioni srebrov nitrat - nastala oborina (AgCl) je bele
barve, nato se tvori oborina med standardno raztopino in indikatorjem – srebrov kromat, ki
obarva raztopino rdeče rjavo.
Ag+ + Cl- ↔ AgCl(s)
bel
CrO42- + 2 Ag+ ↔ Ag2CrO4 (s)
rdeče rjav
Določitev klorida po Volhardovi metodi
Določitev klorida po Volhardovi metodi spada med indirektne titracije:
raztopini vzorca (klorida) dodamo srebrov nitrat v preseţku. Izloči se ekvivalentna mnoţina
srebrovega klorida. Preseţno mnoţino srebrovega nitrata nato titriramo s standardno
raztopino amonijevega tiocianata v navzočnosti ţelezovih (III) ionov. Tiocianat se najprej
porabi za reakcijo s srebrovimi ioni, ki so v preseţku. Ko je titracija končana, tiocianat reagira
z ţelezovimi (III) ioni – nastane rdeče obarvan tiocianato-ţelezov (III) ion.
Ag+ + Cl- ↔ AgCl(s)
bela oborina
Ag+ + SCN- ↔ AgSCN(s)
bela oborina
Fe3+ + SCN- ↔ FeSCN2+(s)
rdeče rjav kompleks
Kompleksometrična titracija
Se uporablja tudi v analizi ţivil za določitev trdote vode, vsebnosti Ca2+ in Mg2+ ionov v
mineralnih vodah, mleku …
Osnova kompleksometrične titracije so kemijske reakcije med ioni kovin in ioni tistih
organskih spojin, ki v atomu kovine zasedejo več koordinativnih valenc, pri čemer nastanejo
obstojne kompleksne spojine – kelati. Pri reakcijah med kovinskimi ioni, ki lahko sprejmejo
elektronske pare (akceptorji elektronskih parov) in spojinami, ki lahko oddajajo elektronske
pare (donorji elektronskih parov), nastanejo koordinacijske spojine ali kompleksi.
Tehnik Žan
24
Standardne raztopine
Najpomembnejša standardna raztopina kompleksometrične titracije je
etilendiamintetraocetna kislina – EDTA. Zaradi boljše topnosti se uporablja njena dinatrijeva
sol. Pri reakcijah med kovinskimi ioni in EDTA je stehiometrično razmerje vedno 1 : 1, ne
glede na valenco kationa.
Indikatorji
Indikatorji kompleksometrične titracije so organske spojine, ki reagirajo s kovinskimi ioni in
tvorijo obarvane kelate. Z dodatkom standardne raztopine se sprošča indikator in po
ekvivalentni točki, ko so vsi ioni kovine vezani na EDTA, dobimo barvo prostega indikatorja,
ki je drugače obarvan kot indikator vezan na kovinske ione.
Najpogosteje uporabljamo naslednja indikatorja:
- eriokrom črno T (določamo Zn2+, Mg2+, Cd2+, Pb2+, Hg2+),
- mureksid (amonijev purpurat).
Indikatorje uporabljamo kot vodne ali alkoholne raztopine. Zaradi slabe obstojnosti pa jih
hranimo v trdni obliki v zmesi z natrijevim kloridom.
Oksidacijsko-redukcijska titracija
Pogosto nas zanima vsebnost vitamina C v določeni vrsti ţivila. Določamo ga lahko tudi z
volumetrično metodo - redoks titracijo.
Osnova metode so kemijske reakcije oksidacije in redukcije. Med standardno raztopino in
analitom poteka kemijska reakcija oksidacije in redukcije – oksidacijsko-redukcijska
reakcija. Običajno jo zapišemo v dveh delnih reakcijah :
oksidacija (oddajanje elektronov),
redukcija (prejemanje elektronov).
Standardne raztopine oksidantov
Najpomembnejše standardne raztopine oksidantov so:
kalijev permanganat (KMnO4),
kalijev dikromat (K2Cr2O7),
kalijev bromat (KBrO3),
jodova (VII) kislina (H5IO6) in
raztopina joda.
KALIJEV PERMANGANAT (KMnO4)
Je močan oksidant. Uporablja se za titracijo številnih ionov v kislem, nevtralnem in bazičnem
mediju.
Od vrste medija je odvisna oksidacijska stopnja mangana. Analiti, ki jih lahko določamo, so:
Tehnik Žan
25
- v močno kislih raztopinah določamo ione ţeleza(II), oksalno kislino, oksalate, vodikov
peroksid;
- v šibko kislem, nevtralnem ali šibko bazičnem mediju določamo cianidne in sulfidne
ione;
- v alkalnem mediju pa titriramo nekatere organske spojine, kot so: metanol,
formaldehid, glikol.
Pri titraciji s kalijevim permanganatom ne potrebujemo indikatorja, ker se raztopina po
končani reakciji obarva s prebitkom standardne raztopine roţnato.
JOD
Je srednje močan oksidant, ki reagira z zmernimi reducenti. Jodidni ion pa je reducent, ki
reagira tudi z močnimi oksidanti.
2 I- ↔ I2 + 2e-
Titracije z jodom so direktne ali indirektne:
Z direktno titracijo določamo spojine z niţjim oksidacijskim potencialom (kositer(II), sulfiti,
tiosulfati ...), z indirektno titracijo določamo bromate (BrO3-), nitrate (NO3
-), raztopino bakra.
Kot indikator uporabimo raztopino škroba. Jod se absorbira na površino koloidnih delcev
škroba – pojavi se modra barva, ki izgine, ko se ves jod reducira do jodidnega iona.
Standardne raztopine reducentov
Najpomembnejša standardna raztopina reducentov je natrijev tiosulfat (Na2S2O3). Osnovna
reakcija je oksidacija jodida do elementarnega joda:
2 I- ↔ I2 + 2e-
in redukcija nastalega joda z natrijevim tiosulfatom:
I2 + 2(S2O3 )2- ↔ (S4O6 )
2- + 2I-
Volumetrični izračun
S pomočjo titracije ţelimo določiti koncentracijo našega analita v raztopini ali v zmesi vzorca.
V prvem poglavju smo spoznali, kako so definirane posamezne koncentracije snovi.
Ponovimo:
Masni deleţ (w)
Masni deleţ analita v raztopini:
razt.
m aw a 100%
m [%] ali izrazimo drugače
Tehnik Žan
26
razt.
n a M a w a 100%
m
[%]
Masni deleţ analita v zmesi:
zmesi
m aw a 100%
m [%] ali izrazimo drugače
.
n a M a w a 100%
mzmesi
[%]
Masna koncentracija (γ)
m a
aVr
[g
L] ali izrazimo drugače
n a M a
aVr
[g
L =
.g
molmol
L]
Mnoţinska koncentracija (c)
n A
c A Vr
[mol
L]
nA – mnoţina analita [mol]
m – masa snovi [g]
mr – masa raztopine [g]
Vr – volumen raztopine [L]
M – molska masa [g
mol]
Splošni izračun volumetrične analize
Za izračun koncentracije potrebujemo mnoţino snovi analita (nA). Pri volumetričnem izračunu
ga dobimo s pomočjo izračuna mnoţine snovi standardne raztopine (nT). Obe mnoţini snovi
sta enaki, če je stehiometrično razmerje med analitom, ki ga določamo in standardno
raztopino 1 : 1. Pogosto pa to razmerje ni 1 : 1. Takrat določimo mnoţino snovi analita na
sledeči način:
Tehnik Žan
27
Splošno lahko zapišemo kemijsko reakcijo, ki poteka med titracijo :
aA + tT → P
kjer je A analit, T titrant in P produkt kemijske reakcije. Razmerje med analitom in titrantom
upoštevamo:
A T
an n
t
molA
molT
A T T
an c V
t
molA
molT
A A Am n M ali izrazimo drugače
A T T A
am c V M
t
molA
molT
Po končani titraciji izračunamo iz podatkov o koncentraciji (cT) in volumna standardne
raztopine (VT) ter volumna raztopine vzorca (Vr) ali mase vzorca (mz) katerokoli koncentracijo
(masni deleţ, mnoţinsko ali masno koncentracijo). Pomembno je, da pri volumetričnem
izračunu upoštevamo pravilno stehiometrično razmerje med analitom in standardno
raztopino.
Računske primere kemijskega računanja (volumetrična analiza) poišči v naslednji literaturi:
Sodja - Boţič, J. Kemijsko računanje: učbenik. Ljubljana: Drţavna zaloţba Slovenije, 1990.
Sodja - Boţič, J. Kemijsko računanje: zbirka nalog. Ljubljana: Drţavna zaloţba Slovenije,
1991.
Osnovna tehnika volumetrične analize je titracija. Pri titraciji merimo volumen
raztopine s točno določeno koncentracijo, da lahko določimo koncentracijo našega analita v
raztopini s točno odmerjenim volumnom. Med titracijo poteka kemijska reakcija med analitom
in standardno raztopino. Konec titracije ugotovimo s pomočjo indikatorjev, spremembe barve
zaradi dodane standardne raztopine v preseţku, potenciometrično … Glede na potek
kemijske reakcije poznamo: nevtralizacijsko, obarjalno, kompleksometrično in oksidacijsko-
redukcijsko titracijo.
Tehnik Žan
28
- Kaj je osnova gravimetričnih metod?
- Kateri pogoji morajo biti izpolnjeni za izvedbo gravimetrične obarjalne metode?
- Naštej faze dela gravimetrične obarjalne metode.
- Kaj je titracija?
- Razloţi vlogo standardne raztopine, primarnega standarda in indikatorja pri
volumetrični analizi?
- Kaj je ekvivalentna točka in kaj končna točka titracije?
- Naštej vrste titracije?
- Navedi primere analita, standardne raztopine in indikatorjev pri nevtralizacijski,
obarjalni in kompleksometrični titraciji.
- Kateri laboratorijski inventar uporabljamo za izvedbo klasičnih kemijskih metod?
- Razmisli, od česa so odvisne količine odpadnih reagentov pri klasičnih kemijskih
metodah.
- Izračunaj maso ţeleza, če smo določali ţelezo s pomočjo gravimetrične obarjalne
metode in stehtali oborino Fe2O3, ki je znašala 0,5452g. Koliko % Fe se nahaja v
vzorcu, če smo ga za analizo odtehtali 3,4125 g?
- Kolikšna je masna koncentracija raztopine ţveplove kisline (H2SO4), če 25 mL
raztopine obarjamo z barijevim kloridom (BaCl2) ter dobimo 0,8920 g BaSO4?
- Izračunaj masno koncentracijo Ca(OH)2 , če smo 25 mL vzorca titrirali s
klorovodikovo kislino in pri titraciji porabili 23,0 mL HCl z mnoţinsko koncentracijo
0,1000 mol/L?
- Kolikšna je mnoţinska koncentracija Zn2+ ionov, če smo 50 mL vzorca titrirali s 5,0
mL standardne raztopine EDTA z mnoţinsko koncentracijo 0,0200 mol/L?
- Kolikšen je masni deleţ NaCl v raztopini, če 3,00 g raztopine razredčimo na 50 mL in
titriramo z 10,10 mL raztopine AgNO3 s koncentracijo 0,100 mol/L?
Tehnik Žan
29
3 INSTRUMENTALNE ANALIZNE METODE
Ali je kakšna povezava med merjenjem pH vrednosti in
ugotavljanjem kislinske stopnje s titracijo?
Kako je moţno s pomočjo svetlobe določiti vsebnost ţeleza v
moki?
Lahko zmes barvil zopet razstavimo na posamezne barve?
V analizi ţivil se vedno pogosteje uporabljajo namesto klasičnih analiznih metod
instrumentalne analizne metode. Z njimi je izključena subjektivna napaka analitika, pogosto
se izvedejo hitreje in so bolj občutljive. Kljub vsemu klasične metode ohranjajo svoj pomen
pri preverjanju instrumentalnih metod in v laboratorijih, kjer število analiz ne dopušča drage
instrumentalne opreme. Pogosto so klasične analizne metode kombinirane z
instrumentalnimi.
Instrumentalne metode delimo na elektrokemijske in optične. Pri elektrokemijskih metodah
merimo elektrodni potencial, elektroprevodnost raztopine … Pri optičnih metodah pa
izkoriščamo določene optične lastnosti merjenega sistema (lom svetlobe, absorbcijo, emisijo
svetlobe določene valovne dolţine …).
Slika 8: Instrumentalne metode so lahko zelo enostavne – kot je uporaba ročnega refraktometra
(Vir: lasten)
Tehnik Žan
30
3.1 Potenciometrija
Potenciometrija spada med elektrokemijske metode. Gotovo sodi med najbolj pogosto
uporabne instrumentalne metoda v analizi ţivil. S potenciometrično metodo merimo pH ţivil,
ki je pomemben pokazatelj kakovosti ţivil in sprememb kakovosti.
Pri potenciometrični analizi merimo potencial elektrokemijskega člena, ki ga sestavljata
indikatorska in referenčna elektroda. Potencial merimo pri ničelnem toku: od zunaj pritisnemo
na elektrodi obratno usmerjeno napetost, ki jo povečujemo, dokler tok ne neha teči.
Indikatorska elektroda je elektroda ki se ji potencial spreminja s spreminjanjem koncentracije
analita. Referenčna elektroda pa je elektroda, ki ima stalen elektrodni potencial in sluţi kot
primerjalna elektroda.
Napetost galvanskega člena je enaka razliki elektrodnih potencialov desne (katoda –
poteka redukcija) in leve elektrode (anoda - poteka oksidacija):
E(člen) = E(katoda) - E(anoda)
Katoda je negativno nabita elektroda, anoda pa je pozitivno nabita elektroda.
0.462 V
CuAg
Cu2+ (1.00M) Ag+ (1.00M)
Slika 9: Shema elektrokemijskega člena
Vir: http://www.farma drustvo.si/gradivo.php?b=gradivo_p%2FAnalizna+kemija%2FPREDAVANJA
(30. 6. 2010)
Ponovi:
Reakcije oksidacije in redukcije - redoks reakcije, potekajo med reducentom in oksidantom.
Oksidacija pomeni oddajanje elektronov, redukcija pa sprejemanje elektronov.
Oksidanti so snovi, ki druge snovi oksidirajo, sami pa se pri tem reducirajo. Obratno velja za
reducente: druge reducirajo, sami se pri tem oksidirajo.
Tehnik Žan
31
Pri elektrolizi je proces prisiljen. Na katodo in anodo od zunaj delujemo z napetostjo tako,
da se redukcija vrši na negativno nabiti elektrodi – katodi. Elektrolizne celice so uporabne v
elektrokemičnih metodah - elektrogravimetriji – maso analita merimo s pomočjo tehtanja
elektrode pred in po elektrolizi.
Merjenje pH vrednosti
S pH vrednostjo podajamo koncentracijo oksonijevih ionov v raztopini. V analizi ţivil pogosto
merimo pH vrednost za spremljanje spremembe kakovosti ţivil.
Po definicije je pH negativen dekadični logaritem koncentracije oksonijevih ionov. Kadar
imamo močne kisline ali baze, ki v vodni raztopini popolnoma disociirajo, lahko pH vrednost
raztopine izračunamo po formuli:
pH = - log c[H3O+]
Za merjenje pH vrednosti uporabimo kot indikatorsko elektrodo – stekleno elektrodo in kot
referenčno elektrodo – nasičeno kalomelovo elektrodo. Potencial nasičene kalomelove
elektrode (NKE) je pri določeni temperaturi stalen in znaša (pri T = 20 0C) 0.246 V. Potencial
steklene elektrode se spreminja s koncentracijo oksonijevih ionov v raztopini.
Napetost člena merimo s pH-metrom. V pH-metru sta indikatorska in referenčna elektroda
zdruţeni v kombinirano elektrodo. Merilna skala je v pH enotah.
Steklena elektroda
Sestavljena je iz steklene cevke, ki je na koncu izpihana v bučko. Debelina steklene
membrane je 0.06 do 0.1 mm. V bučki je raztopina klorovodikove kisline s stalno točno
določeno koncentracijo oksonijevih ionov H3O+ in notranja referenčna elektroda
Ag│AgCl(S)│Cl- (aq). Ko potopimo elektrodo v merjeno raztopino, nastane razlika potencialov
zaradi različne koncentracije oksonijevih ionov na eni in drugi strani steklene membrane.
Slika 10: Steklena elektroda
Vir: http://www.sensorland.com/HowPage037.html
(7. 11. 2009)
Tehnik Žan
32
Kalomelova elektroda
Je sestavljena iz ţivega srebra, prekritega z zmesjo ţivosrebrovega (I) klorida Hg2Cl2
(kalomela) in ţivega srebra ter raztopino kalijevega klorida KCl(aq). S kemijskim zapisom jo
predstavimo: Hg│Hg2Cl2 │Cl-(aq)
Hg(l)
Hg,Hg2Cl2+KCl
Steklena volna
Nas. razt. KCl
KCl(s)
Frita
Pt žica
Slika 11: Kalomelova elektroda
Vir: www.farma-drustvo.si/.../ PREDAVANJA/Elektrokemija.ppt (30. 6. 2010)
Kombinirana elektroda
V kombinirani elektrodi sta zdruţeni referenčna in indikatorska elektroda. Notranja
referenčna elektroda je sestavljena iz Ag│AgCl z raztopino HCl, zunanja referenčna
elektroda je sestavljena iz Ag│AgCl z raztopino KCl. Notranja referenčna elektroda je del
steklene elektrode s stekleno membrano, ki zaznava različno koncentracijo oksonijevih
ionov.
Elektrokemijske metode potekajo v galvanskem členu ali elektrolizni celici.
Osnova so kemijske reakcije oksidacije in redukcije. Člen sestavljata indikatorska in
referenčna elektroda. V analizi ţivil se najpogosteje uporabljajo potenciometrične metode,
med nje spada tudi merjenje pH vrednosti ţivil.
Tehnik Žan
33
3.2 Spektrometrija
Spektrometrija spada med optične metode. V analizi ţivil jo pogosto uporabljamo zaradi
enostavne izvedbe, nepredrage opreme in dovolj natančnih meritev. S pomočjo
spektrometrije lahko določimo npr. kontaminante v vodi, vsebnost holesterola v mleku,
vsebnost glukoze v sadnem soku ali kazeina v skuti …
Poenostavljeno, med spektrometrične metode prištevamo vse metode, kjer izkoriščamo
svetlobo za določanje kemijskih koncentracij snovi.
Osnova oz. pogoj za izvedbo metode:
Raztopina absorbira svetlobo točno določene valovne dolţine (elektromagnetno
valovanje iz izvora energije). Količina absorbirane svetlobe (energije) je sorazmerna
koncentraciji analita v raztopini.
Ali lahko odgovoriš na vprašanje: Zakaj je raztopina kalijevega permanganata obarvana
vijolično?
Raztopino ¨vidimo¨ obarvano zato, ker prepušča le del svetlobe. Ob prehodu polikromatske
svetlobe (bela svetloba, ki je sestavljena iz celotnega spektra valovnih dolţin) skozi neko
snov ta del svetlobe absorbira, neabsorbirano svetlobo pa prepušča. Prepuščena svetloba
je za nas ¨vidna¨ in njena barva je komplementarna absorbirani ( glej tabelo 6 ).
Npr. raztopina kalijevega permanganata absorbira zeleno svetlobo z maksimumom pri 525
nm in prepušča vijolično svetlobo. Zato vidimo raztopino vijolično obarvano.
Tabela 6: Barve različnih območij vidnega spektra
Valovna dolžina (nm) Absorbirana barva Prepuščena barva
380-450 vijolična rumena-zelena
450-495 modra rumena
495-570 zelena vijolična
570-590 rumena modra
590-620 oranţna zelena-modra
620-750 rdeča modra-zelena
Vir: Gary, 1994
Beer-Lambertov zakon
Skozi raztopino vodimo svetlobo točno določene valovne dolţine z intenziteto I0. Del svetlobe
se v raztopini absorbira. Skozi raztopino tako prihaja svetloba z zmanjšano intenziteto (I).
Razen absorbcije svetlobe potekajo ob prehodu svetlobe, še drugi fizikalni pojavi. Izničimo jih
tako, da umerimo intenziteto vhodnega ţarka (I0) s pomočjo slepega vzorca.
Tehnik Žan
34
Za homogeni vzorec velja, da je del prepuščene svetlobe, ki jo imenujemo transmitanca (T),
enaka razmerju med intenziteto izhodnega ţarka (I) in vhodnega ţarka (I0).
T = I / I0 = 10-kl
V logaritemski obliki lahko zapišemo to enačbo kot
log T = log (I / I0) = - kl
Leta 1852 sta Beer in Bernard ugotovila, da podobna odvisnost velja tudi ob upoštevanju
koncentracije (c).
log T = log (I / I0) = -acl
Za praktično uporabo so najprimernejše linearne zveze. Eksponentno zvezo T = e-εcl
prevedemo v linearno tako, da jo logaritmiramo in uvedemo pojem absorbanca (A).
Dobljeno zvezo imenujemo Beer-Lambertov zakon.
Beer-Lambertov zakon je osnova za spektrometrično določanje koncentracije neke
snovi v vzorcu raztopine. Absorbanca je v linearni zvezi s koncentracijo snovi. S
formulo zapišemo:
A = εcb
A – absorbanca
ε [ cm-1mol-1L] - molarni absorpcijski koeficient, odvisen od snovi, ki jo merimo
b [ cm] - dolţina poti svetlobe skozi raztopino - pri določanju koncentracije neke snovi je
konstantna in znaša običajno 1 cm
Beerov zakon velja samo za monokromatsko svetlobo – svetlobo točno določene valovne
dolţine.
Z merjenjem absorbance nekega analita v vzorčni raztopini nam še ne da podatka o
koncentraciji te raztopine. Pripraviti si moramo standardne raztopine, narisati umeritveno
krivuljo in iz nje odčitamo koncentracijo našega analita.
Potek dela za spektrometrično določanje koncentracije analita:
- priprava vzorčnih raztopin,
- priprava standardnih raztopin za umeritveno krivuljo (običajno pet),
- merjenje absorbance standardnih raztopin pri maksimalni absorbanci (proti slepemu
vzorcu),
- izris umeritvene krivulje,
- merjenje absorbance vzorčnih raztopin (proti slepemu vzorcu),
- odčitanje koncentracije analita v vzorcu iz umeritvene krivulje.
Tehnik Žan
35
Spektrometer
Za merjenje absorbance uporabljamo spektrometer. Sestavljajo ga naslednji elementi:
- izvor svetlobe (ţarnica) (1),
- monokromator (naprava, ki omogoča izbor ozkega območja svetlobe) (2),
- kiveta z vzorcem (3),
- detektor (naprava, ki pretvarja svetlobno energijo v električno) (4) in
- registrator (5) (naprava, ki omogoča vrednotenje signala).
Izvor svetlobe:
Za izvor vidne svetlobe se običajno uporablja volframova ţarnica. Za UV območje se
uporablja nizkotlačna vodikova ali devterijeva ţarnica. Uporablja se za območje med 185 in
375 nm. Pri uporabi UV svetlobe je pomembna uporaba kvarčnih kivet, ker steklene ne
prepuščajo UV svetlobe.
Monokromator:
Monokromator je pripomoček, ki nam omogoči, da iz polikromatske svetlobe dobimo
monokromatsko svetlobo. Obstajata dva tipa monokromatorjev: optična prizma in optična
rešetka. Za izolacijo določenega dela valovnih dolţin svetlobe lahko uporabljamo tudi optične
filtre.
Kiveta:
Ker se meritve izvajajo v raztopinah, potrebujemo za merjenje posebne, prepustne merilne
celice, ki jih imenujemo kivete. Največkrat so steklene (lahko tudi iz kvarčnega stekla), širine
1 cm, tako da je pot svetlobe skozi kiveto dolga vedno 1 cm. V zadnjem času se pogosto
uporabljajo plastične kivete za enkratno uporabo.
Detektorji:
Najpomembnejši del detektorjev v spektrometriji je fotocelica, ki vsebuje fotoemisivno katodo
in anodo, med katerima je velika napetost. Prehod enega fotona v fotocelico povzroči
sprostitev enega elektrona s katode ter njegov prehod na anodo. Merimo tok elektronov.
Slika 12: Sestavni deli absorbcijskega spektrometra
Vir: http://employees.oneonta.edu/schaumjc/chem362/components.ppt#2 (7. 6. 2010)
Tehnik Žan
36
Od optičnih metod se v analizi ţivil najpogosteje uporabljajo spektrometrične
metode. Osnova je izkoriščanje lastnosti raztopin (oz. posameznih sestavin v
njej), da absorbirajo iz spektra svetlobe elektromagnetno valovanje točno
določene valovne dolţine. Merimo absorbanco svetlobe proti slepemu vzorcu.
Beer-Lambertov zakon je osnova za spektrometrično določanje koncentracije
neke snovi v vzorcu. Absorbanca je v linearni zvezi s koncentracijo snovi. Izmerimo
absorbanco pripravljenih standardnih raztopin in iz umeritvene krivulje odčitamo
koncentracijo našega analita.
Tehnik Žan
37
3.3 Kromatografija
Kromatografske tehnike uvrščamo med ločitvene oz. separacijske metode. Nekatere med
njimi so zelo enostavne in hitre analizne metode, ki ne zahtevajo drage opreme (primer
papirna in tankoplastna kromatografija). Izvedba teh je podobna kot na začetku razvoja
metod. Razvite so tudi zelo zahtevne kromatografske tehnike (tekočinska kromatografija
visoke zmogljivosti - HPLC, plinska kromatografija - GC), ki zahtevajo drago opremo,
ustrezno znanje za interpretacijo rezultatov in se izvajajo kot najzahtevnejše analitične
metode. V analizi ţivil se uporabljajo tako najenostavnejše kot tudi zahtevne kromatografske
tehnike za določanje aditivov, kontaminantov, aminokislin, maščobnih kislin, ugotavljanje
potvorbe ţivil …
Pri kromatografiji vedno nastopata dve fazi. Ena je stacionarna (mirujoča), druga pa
mobilna (gibljiva) faza. Komponente vzorcev potujejo z mobilno fazo glede na to, kako dobro
se v njej raztapljajo. Pri svojem potovanju pa se seveda porazdelijo med obe fazi. Zaradi
različnih lastnosti posameznih komponent v vzorcu pride pri potovanju do ločitve.
Vrste kromatografskih tehnik
Kromatografske tehnike razlikujemo glede na agregatno stanje mobilne in stacionarne faze,
geometrijo sistema, osnovno silo, ki povzroča gibanje mobilne faze ter glede na osnovni
mehanizem retenzije topljencev.
Glede na stacionarne faze razlikujemo:
- papirno kromatografijo, pri kateri se zmes ločuje s potovanjem mobilne faze po
poroznem papirju,
- tankoplastno kromatografijo, pri kateri je stacionarna faza nanešena na stekleno,
kovinsko ali plastično ploščo,
- kolonsko kromatografijo, pri kateri je stacionarna faza v koloni primerne oblike in
velikosti.
Glede na uporabljeno mobilno fazo razlikujemo:
- tekočinsko in
- plinsko kromatografijo.
Kromatografske tehnike uporabimo, kadar ţelimo:
- razstaviti zmes na posamezne komponente,
- ugotoviti, katere komponente vsebuje vzorec – kvalitativno določanje,
- ugotoviti, koliko posamezne komponente vsebuje vzorec - kvantitativno določanje in
- za čiščenje snovi iz raztopin.
Tehnik Žan
38
Slika 13: Papirna kromatografija
Vir: http://www.kii2.ntf.uni-lj.si/e-kemija/file.php/1/output/kromatografija/index.html (10. 6. 2010)
Papirna in tankoplastna kromatografija
Papirna in tankoplastna kromatografija (TLC) sta planarni separacijski tehniki. Ločevanje
komponent vzorca poteka med potovanjem mobilne faze po poroznem papirju pri papirni
kromatografiji oz. tanki plasti sorbenta. Stacionarna faza pri papirni kromatografiji je porozen
papir, pri tankoplastni kromatografiji pa tanka plast sorbenta, ki je nanešen na tanke ploščice
(steklene ali kovinske).
Obe vrsti kromatografij potekata na podoben način v naslednjih fazah:
- izbira ustreznega kromatografskega papirja oz.TLC plošče z ustreznim nanosom,
- priprava vzorca,
- nanašanje vzorca,
- razvijanje kromatograma,
- detekcija in
- vrednotenje.
Potek dela pri tankoplastni kromatografiji
Izbira TLC plošče z ustreznim nanosom
Pred analizo izberemo TLC ploščo z ustreznim nanosom sorbenta. Danes se dobijo na
trţišču industrijsko pripravljene plošče. Običajno so velikosti 10 x 20 ali 20 x 20 cm. Na njih je
nanešena 0.20 mm ali 0.25 mm debela plast sorbenta (stacionarna faza) z velikostjo delcev
cca. 12 μm. Sorbenti na ploščah so najpogosteje silikagel, aluminijev oksid, poliamid ali
mikrokristalična celuloza.
Nanašanje vzorca
Vzorec lahko nanašamo ročno ali avtomatsko. Nanašamo jih v točko ali v črto. Ročno
nanašamo vzorce s pomočjo kapilar. Oddaljenost vzorca od spodnjega roba plošče je
konstantna – običajno 1 do 2 cm. Razdalja med posameznimi nanosi je od 10 do 20 mm. S
Tehnik Žan
39
kapilarami nanašamo od 0.2 do 10 μL vzorca.
Razvijanje kromatograma
Poteka v posebnih kromatografskih kadeh, ki so lahko nasičene ali nenasičene. Nasičeno
kad pripravimo tako, da steno kadi prevlečemo s filter papirjem in nalijemo razvijalec, ki
potuje po filter papirju. Ob izhlapevanju razvijalca iz filter papirja se prostor nasiči z njegovimi
parami.
Potek razvijanja: Na dno kadi se nalije razvijalec tako, da je TLC plošča za 0.5 cm potopljena
v njega. Zaradi kapilarnih sil potuje razvijalec (mobilna faza) po plošči navzgor in s seboj nosi
molekule komponent vzorca. Te se zaradi različnih interakcij med molekulami vzorca
sorbenta (stacionarna faza) in topila ločijo. Ko mobilna faza doseţe zgornji rob plošče,
ploščo vzamemo iz kadi in jo posušimo s tokom toplega zraka.
Detekcija
Kadar substance po razvijanju nima svoje lastne barve, je potrebno po razvitju
kromatograma opraviti vizualizacijo. Vizualizacija lahko poteka s pomočjo UV detekcije ali s
pomočjo rosenja (prskanje) - posamezne substance so vidne na kromatogramu šele po
izvedbi kemijske reakcije z določenim reagentom. Zaradi nastanka strupenih aerosolov to
opravljamo vedno samo v digestoriju.
Vrednotenje
Ločene posamezne komponente vzorca so v obliki madeţa na plošči. Razvrščene so od
nanosa vzorca do meje, do katere je pripotovalo topilo. Dolţina poti, ki jo je pripotovala
posamezna komponenta vzorca v razmerju z dolţino poti topila (retenzijski faktor), nam da
informacijo o tem, kaj imamo v vzorcu – kvalitativna analiza (glej sliko).
retenzijski faktor = dolţina poti substance / dolţina poti topila
Kvantitativno ovrednotimo kromatogram s pomočjo denzitometrov – merjenja reflektirane
svetlobe. Večinoma se tankoplastna kromatografija uporablja za kvalitativno ali
semikvantitativno analizo. Pri slednji primerjamo površine lis vzorcev s površinami lis
standardov in iz poznanih koncentracij standardov sklepamo na količino posamezne
substance v vzorcu.
Tekočinska kromatografija
Tudi pri tekočinski kromatografiji se ločijo posamezne komponente v vzorcu s
porazdeljevanjem med dve fazi, stacionarno in mobilno fazo. Mobilna faza pronica skozi
stacionarno fazo v koloni v določeni smeri in s sabo bolj ali manj hitro prenaša posamezne
komponente vzorca.
Tekočinska kromatografija ima zelo široko območje izbora mobilnih in stacionarnih faz, zato
tudi spada med bolj selektivne metode kot plinska kromatografija.
Tehnik Žan
40
Mobilna faza pri tekočinski kromatografiji je tekočina nizke viskoznosti. Kot mobilna faza se
največ uporabljata organski topili metanol in acetonitril. Sama voda nima elucijske moči, zato
ji dodajamo ustrezna topila.
Stacionarne faze so porozni mikrodelci iz različnih substanc, najpomembnejši so silika gel,
hidro oksidi, porozni organski polimeri, lasersko obdelan aluminij in tudi porozni grafit.
Plinska kromatografija
Spada med zahtevne kromatografske metode, ki se prav tako uporabljajo v analizi ţivil.
Izvajajo se na aparatih - plinskih kromatografih.
Aparature so sestavljene iz:
injektorja za vnašanje vzorca,
analitične kolone s stacionarno fazo,
detektor in
rekorder.
Snov, ki jo ţelimo ločiti vnašamo skozi injektor, kjer zaradi visokih temperatur injektorja
prehajajo snovi v plinasto stanje. Pretok mobilne faze (plina) skozi kolono omogoča prenos
uplinjenih snovi po koloni do detektorja, signal detektorja se poveča in prenaša na rekorder.
Pri kromatografskih tehnikah vzorec ločimo na posamezne komponente med
potovanjem mobilne faze preko stacionarne, na katero smo nanesli vzorec. Posamezne
kromatografske tehnike se med sabo razlikujejo po vrsti stacionarne in mobilne faze in
izvedbi dela. Kot stacionarna faza se uporabljajo papir (pri papirni kromatografiji), različni
nanosi (npr. silikagel pri tankoplastni, tekočinski kromatografiji), kot mobilna faza pa različna
organska topila (pri papirni, tankoplastni in tekočinski kromatografiji) in inerten plin (pri plinski
kromatografiji). Kromatografske tehnike izvajamo za kvalitativno ali kvantitativno analizo ali
čiščenje snovi iz raztopin.
Tehnik Žan
41
3.4 Elektroforeza
Elektroforeza spada med separacijske metode, ki se uporabljajo v analitiki vseh vrst
proteinov - v biokemiji, biologiji, analizi ţivil, klinični kemiji, farmacevtski analitki. V analizi ţivil
lahko s pomočjo elektroforeze določamo tudi beljakovine v ţivilih, katerih beljakovinska
sestava se med skladiščenjem ali tehnološkem procesu spreminja. Sodobne elektroforezne
tehnike nam omogočajo tudi izvedbo občutljivih testov na ponarejena ţivila.
Z elektroforeznimi metodami ločujemo nabite molekule. Večina separacij poteka v
električnem polju na nosilcih, ki so nasičeni s pufrom. Molekule lahko ločujemo ne samo
glede na razlike v nabojih, temveč tudi glede na velikost molekul, njihovo izoelektrično točko
...
Kot nosilec za elektroforezo lahko uporabimo celulozni acetat in kromatografski papir,
najpogosteje pa uporabljamo poliakrilamidne in agarozne gele. Pufer je potreben za
prevajanje električnega toka in tudi za vzdrţevanje konstantnega ionizacijskega stanja
polielektrolitov.
Papirna elektroforeza
Pri papirni elektroforezi uporabljamo kot nosilec posebno obdelan papir, ki se razlikuje
odvisno od zahtev vzorca, ki ga preiskujemo. Tudi vrsta puferske raztopine je odvisna od
vrste vzorca.
Papirna kromatografija poteka v naslednjih korakih:
- Na papirju narišemo startno črto.
- Nanašamo vzorec - v obliki kapljice ali v črto.
- Posušimo vzorec in omočimo trak v pufersko raztopino ter ga poloţimo na nosilec
tako, da je startna črta na nasprotni strani elektrode, proti kateri delci potujejo in da
konca segata v pufersko raztopino.
- Kadičko pokrijemo s stekleno ploščo tako, da se komora nasiti z vlago.
- Elektrodi poveţemo z usmernikom in vklopimo omreţno napetost - odvisno od vrste
vzorca od 150 do 500 V.
- Opazujemo potovanje komponent vzorca. Ko je ločitev potekla, elektroforezo
prekinemo.
- Papirne trakove osušimo s tokom toplega zraka, določimo oddaljenost od startne črte
in zapišemo smer gibanja delcev.
Pri kvantitativni analizi določimo koncentracijo posameznih komponent na različne načine.
Papir z madeţem odreţemo in madeţ raztopimo v primernem topilu ter koncentracijo
določimo spektrofotometrično. Lahko pa liso na papirju direktno fotometriramo.
Tehnik Žan
42
Gelska elektroforeza
Separacija poteka na gelu. Za gelsko elektroforezo poznamo različne aparature. Na voljo so
v vertikalni in horizontalni izvedbi. Sestavljene so iz stabilnega usmernika in
elektroforezne enote, v kateri sta rezervoarja za pufer z elektrodama.
Gel, na katerem poteka separacija, se nahaja med steklenima ali plastičnima ploščama ali v
cevki - vertikalna izvedba, lahko pa leţi na podpornem delu - horizontalna izvedba in je
povezan z rezervoarji za pufer.
Po separaciji barvamo proteine na gelu z različnimi barvili in jih tako napravimo vidne.
Vrednotimo jih z denzitometrom ob uporabi standardnih mešanic proteinov.
Slika 14: Naprava za elektroforezo in razviti elektroforetogram
Vir: http://www.kii2.ntf.uni-lj.si/e-kemija/file.php/1/output/aminokisline2/index.html (30. 6. 2010)
Elektroforezne metode potekajo v električnem polju. Z njimi ločujemo nabite
molekule in jih kvalitativno in kvantitativno določamo. Najpogosteje se uporabljajo v analitiki
proteinov. Poznamo papirno in gelsko elektroforezo.
Tehnik Žan
43
Razmisli kakšne so prednosti instrumentalnih metod pred klasičnimi kemijskimi analiznimi
metodami?
Kako smo razdelili instrumentalne metode?
Kaj je osnova elektrokemijskih metod?
Katera elektrokemijska metoda se najpogosteje uporablja v analizi ţivil?
Navedi razliko med indikatorsko in referenčno elektrodo?
Kako je sestavljen pH-meter?
S formulo in grafično zapiši Beer-Lambertov zakon.
Kaj je pogoj za spektrometrično določanje koncentracije analita?
Kako je sestavljen spektrofotometer?
Kaj so cilji kromatografskih metod?
Kako poteka tankoplastna kromatografija?
Kakšne je razlika med tankoplastno in papirno kromatografijo?
Navedi mobilno fazo pri posamezni vrsti kromatografij?
Opiši bistveno razliko med kromatografijo in elektroforezo?
Za katere sestavine ţivil bi uporabil elektroforezo?
Tehnik Žan
44
4 ANALIZNE METODE SESTAVE ŢIVIL
Kako bi ugotovil, kateri mesni izdelek je bolj kakovosten?
Ali znam določiti TIP moke?
Se določajo beljakovine enako v kruhu in v mesnem izdelku?
Koliko maščobe vsebuje čips?
Analiza sestavin ţivil je nujna za ocenjevanje hranilne vrednosti ţivil, kakor tudi za
kontroliranje procesa proizvodnje. Analiza ţivil se izvaja tudi za kontrolo kakovosti ţivil kot
zahteva zakonodaja.
Prvi podatki o analizi ţivil izvirajo iz leta 1606, ko je A. Libaviusa objavil v svojem delu De
Judico Aquarum Mineralium metode analiziranja mineralne vode. Prve kvantitativne analize
ţivil so se omejevale zgolj na analizo beljakovin, maščob, ogljikovih hidratov in vode. Takrat
so tudi veljale samo te sestavine za pomembne v ţivilu. Z odkritjem fiziološkega pomena
vitaminov, makro- in mikroelementov, antioksidantov .... pa so se začele razvijati tudi metode
določanja teh sestavin. Analizna kemija, na kateri temelji analiza ţivil, je danes postala
sodobna informacijska znanost. Izbira in smotrna uporaba primerne tehnike pa zahteva
natančno poznavanje principov analiznih metod.
Kemijsko predstavlja ţivilo zmes organskih in anorganskih sestavin. Za vsako ţivilo je
značilna naravna kemijska sestava, tako v kvalitativnem kot v kvantitativnem pomenu. Za
ţivila je značilna različna vsebnost hranilnih snovi. Analiza sestavin ţivil zajema določanje:
- vode,
- mineralnih snovi,
- ogljikovih hidratov,
- beljakovin,
- maščob,
- vitaminov,
- aditivov,
- antioksidantov in
- kontaminantov.
Pravilniki o kakovosti ţivil predpisujejo za posamezna ţivila ustrezne analizne
metode. Na medmreţju so nam ti pravilniki tudi dosegljivi.
(Npr: Poglej analizne metode za določanje kakovosti vina: http://www.uradni-
list.si/1/objava.jsp?stevilka=2439&urlid=200143 30. 6. 2010)
Tehnik Žan
45
4.1 Določanje vode
Določanje vsebnosti vode v ţivilu spada med pomembne metode določanja kakovosti ţivil.
Voda v ţivilih je v obliki proste vode ali vezane. Običajno je v ţivilih več proste vode, ki jo je
lahko določati. Vezana voda je v ţivilih vezana kot kristalna voda v hidratih ali vezana z
molekulami beljakovin in saharidov, ali pa je adsorbirana na površini koloidnih delcev.
Vezano vodo v ţivilih ne določimo z običajnimi metodami. Ker vsa ţivila vsebujejo vodo, je
kvalitativno dokazovanje vode v ţivilih brez pomena. Kvantitativno določanje vsebnosti
vode v ţivilih pa je izrednega pomena, ker je od vsebnosti vode odvisna tudi kakovost ţivila,
moţnost konzerviranja in skladiščenja. Pravilniki o kakovosti ţivil predpisujejo maksimalno
dovoljeno količino vode v vrsti ţivil (primer maslo, klobase, potvorbe mleka ...), tako se glede
na količino vode v ţivilih tudi ţivila klasificirajo v različne kakovostne skupine (npr. maslo,
med).
Vsebnost vode v ţivilih lahko določamo z naslednjimi metodami:
- fizikalne indirektne metodo (z izparevanjem ali z destilacijo),
- kemijske metode in
- fizikalne direktne metode (indeks refrakcije, gostota, električna prevodnost).
Določanje vode s sušenjem
Določanje vode s sušenjem spada med najbolj pogosto uporabljene metode. Osnova metode
je sušenje ţivila do konstantne teţe. Za posamezna ţivila Pravilnik o kakovosti ţivil
predpisuje pogoje sušenja.
Sušenje lahko poteka pri normalnem zračnem tlaku ali v vakuumskem sušilniku. Pri
normalnem zračnem tlaku poteka na predpisani temperaturi – običajno 105 0C do
konstantne teţe.
Odstotek vode izračunamo po obrazcu:
1 2
1
m – m% vode 100 %
m
m1 - masa vzorca pred sušenjem
m2 – masa vzorca po sušenju
Tehnik Žan
46
Slika 15: Odtehtanje vzorca za sušenje
(Vir: lasten)
Sušenje v vakuumskem sušilniku poteka na niţji temperaturi od 50 do 70 0C. Postopek je
primeren za ţivila, ki se teţje sušijo (med, sirupi, marmelada) oz. za ţivila, ki vsebujejo
termolabilne snovi.
Pogosto se izvaja sušenje z dodatkom etanola in kvarčnega peska (določanje vode v mesnih
izdelkih). Tako povečamo površino vzorca in s tem hitrost sušenja ţivil. Dodatek etanola pa
omogoča izparevanje kapilarno vezane vode. Takšen način sušenja je primeren za ţivila, ki
vsebujejo večje količine sladkorja in beljakovin.
Pri metodah določanja vode s sušenjem moramo biti pozorni na:
- ustrezno pripravo vzorca,
- temperaturo in čas sušenja in
- moţne vire napak.
Napake metode so: izparevanje drugih hlapnih snovi, adsorpcija ogljikovega dioksida iz
zraka, proces oksidacije, Maillardova reakcija ...
Določanje vode z destilacijo
Osnova metode je destilacija vode s pomočjo topil, ki se ne mešajo z vodo, kondenzacija
vodne pare in merjenja volumna predestilirane vode.
Primerna je predvsem za ţivila, ki vsebujejo termolabilne in lahko hlapne substance.
Uporabljamo jo za določanje vode v maščobah, mleku v prahu, v ţitih in mlevskih proizvodih.
Izvajamo jo z organskimi topili:
- ki so laţja od vode (benzol, toluol, ksilol) in
– ki so teţja od vode (tetraklorogljik, trikloretilen, tetrakloretan).
Metoda je enostavna, hitra in se odvija pri konstantni temperaturi. Pri izvedbi metode lahko
pride do napake zaradi nepopolne destilacije.
Tehnik Žan
47
Kemijske metode
Med najpomembnejše kemijske metode spada metoda s Karl Fischerjevim reagentom
(KFR). Osnova metode je oksidacijsko-redukcijska titracija. Določamo ţveplov dioksid v
prisotnosti vode s titracijo z jodom. Oksidacija ţveplovega dioksida z jodom je moţna v
prisotnosti vode po reakciji:
2 H2O + SO2 + I2 ↔ H2SO4 + 2 HI
Titracija poteka s Karl Fischerjevim reagentom – KFR (ţveplov dioksid : piridin : raztopina
joda : metanol = 1:3:1:1) do nastanka prostega joda, ki pomeni konec titracije.
Z metodo po Karl Fischerju ne določamo vodo v ţivilih, ki vsebujejo tudi močne oksidante ali
reducente zaradi reakcije s KFR.
Instrumentalne metode
Od instrumentalnih metod so za določanje količine vode oz. suhe snovi najpogosteje v
uporabi:
- elektrokemijske metode za hitro določevanje vode v ţivilih (za ţita, moko, čaj …),
- refraktometrijsko določanje se uporablja za indirektno odčitavanje vode z določanjem
količine suhe snovi (v sadnih sokovih, sirupih, medu …) in
- različne specifične metode za posamezna ţivila.
Določanje vsebnosti vode je pomemben pokazatelj kakovosti ţivil. Pravilnik
predpisuje za določeno vrsto in kakovost ţivila maksimalno dovoljeno vsebnost vode in
metode, s katerimi jo določamo. Med najpomembnejše metode spada fizikalna indirektna
metoda, pri kateri s pomočjo sušenja določimo odstotek suhe snovi in posredno izračunamo
odstotek vode v ţivilu. Pogosto so v uporabi tudi sodobne, hitrejše instrumentalne metode.
Tehnik Žan
48
4.2 Določanje mineralnih snovi
Količina mineralnih snovi sluţi kot merilo za biološko vrednost ţivila, zato je določanje
mineralnih snovi v ţivilu zelo pomembno. Z določitvijo mineralnih snovi lahko dobimo oceno
tudi o kakovosti ţivila in njegove zdravstvene neoporečnosti.
Mineralne snovi v analitičnem pogledu razumemo kot ostanek pepela po seţigu. Sestava
pepela ni odvisna samo od vrste ţivila, pač pa tudi od poteka seţiga. Pepel vsebuje v večjih
količinah: kalij, natrij, kalcij, magnezij (v obliki odgovarjajočih kationov), fosfor, ţveplo, klor (v
obliki fosfata, sulfata, klorida) in silicij (kot silicijev dioksid). V manjših količinah ali le v sledeh
so prisotni še drugi elementi v ionski obliki: ţelezo, baker, mangan, kobalt, kositer, nikelj,
cink, selen, aluminij …
Mineralne snovi določamo s suhim in z mokrim seţigom.
Suhi seţig
Suhi seţig ţivila poteka na visoki temperaturi, običajno nad 450 0C. Ostanek vzorca po
seţigu je pepel.
Pri določanju mineralnih snovi s suhim seţigom je za točnost meritve pomembna pravilna
priprava vzorca. Pri pripravi upoštevamo naslednja pravila:
- pazimo na homogenost vzorca (mastna tkiva praktično ne vsebujejo mineralov),
- sveţe sadje in zelenjavo pred analizo operemo, tudi z destilirano vodo, da odstranimo
pesek, zemljo …
- trdna ţivila ustrezno zdrobimo in homogeniziramo,
- tekoča ţivila posušimo, najprej nad vodno kopeljo, nato še v sušilniku na 105 0C.
Potek dela:
- očiščen in na temperaturi seţiga preţarjen lonček, ohlajen v eksikatorju, stehtamo na
štiri decimalna mesta natančno,
- natehtamo določeno količino vzorca in po potrebi dodamo dodatke, da bi pospešili
hitrost seţiga: vodikov peroksid, dušikova kislina, magnezijev acetat,
- seţig vzorca po navodilih, na temperaturi od 450 do 1000 0C. Najprimernejša
temperatura seţiga je od 500 do 550 0C. Seţig traja do konstantne teţe oz. dokler ni
pepel enakomerne barve,
- po končanem seţigu sledi hlajenje v eksikatorju,
- tehtanje in
- izračun.
vzorca po arenju
vzorca pred arenjem
m% pepela 100
m
ž
ž
Tehnik Žan
49
Napaka metode so izgube mineralnih snovi pri visokih temperaturah. Na temperaturah nad
500-550 0C se izgubijo alkalni kloridi (primer natrijev klorid), nad 650 0C se izgubijo večje
količine karbonatov (Ca-, Mg-, K- in Na-karbonati).
Slika 16: Ţarimo do enakomerne barve ostanka
(Vir: lasten)
Moker seţig
Metoda mokrega seţiga se običajno uporablja, kadar določamo posamezne elemente v
ţivilu. Prednost mokrega seţiga pred suhim seţigom je, da pri mokrem seţigu ni izgub
posameznih mineralnih snovi zaradi visokih temperatur seţiga. Moker seţig poteka z
dodatkom ustreznih kislin, ki kot močno oksidacijsko sredstvo razgrajujejo organsko snov.
Kisline, ki jih uporabljamo za moker seţig kot oksidacijsko sredstvo, so: dušikove in ţveplene
kisline in zmesi, zmes dušikove in klorove (VII) kisline ali zmes dušikove, klorove (VII) in
ţveplene kisline. Izbira ustreznega oksidacijskega sredstva je odvisna od vrste ţivila in vrste
analize, ki jo ţelimo izvesti.
Določanje posameznih mineralnih snovi
Določanje posameznih mineralnih snovi običajno poteka iz raztopine pepela po mokrem
seţigu. Določanje mineralnih snovi je lahko kvalitativno ali kvantitativno. Kvantitativno
določanje mineralnih snovi se v analizi ţivil zelo pogosto izvaja s številnimi fizikalno-
kemijskimi metodami, ki smo jih spoznali v predhodnih poglavjih.
Določanje mineralnih snovi delimo na določanje kationov in anionov.
Določanje kationov
Poteka iz raztopine pepela, ali pa jih predhodno ločimo s pomočjo ionskih izmenjevalcev.
Metode določanja so različne:
Tehnik Žan
50
- kalij in natrij lahko določamo gravimetrično ali s plamensko spektrofotometrijo,
- kalcij in magnezij določamo z gravimetrično obarjalno metodo ali volumetrično s
kompleksometrično titracijo.
Določanje anionov
Najpogosteje določamo v analizi ţivil kloride, sulfate in fosfate:
- kloride določamo najpogosteje z obarjalnimi metodami – po Mohru in po Volhardu,
- sulfate določamo po gravimetrični obarjalni metodi,
- fosfate določamo gravimetrično, volumetrično ali kolorimetrično.
Dokazovanje in določanje težkih kovin
Pri določanju teţkih kovin je pogosto zanimiva tudi kvalitativna analiza, s katero dokazujemo,
ali so teţke kovine prisotne v vzorcu ţivila. Z kvantitativno analizo določimo količino
preiskovane komponente, ki ne sme preseči maksimalne dovoljene koncentracije (MDK –
vrednosti).
Teţke kovine, ki so najpogostejši kontaminanti ţivil, so:
- baker, v ţivila prihaja največkrat iz posode,
- svinec, v ţivilih se nahaja zaradi uporabe insekticidov kot tudi zaradi uporabe
neprimerne posode,
- ţelezo, arzen …
Za določanje teţkih kovin se uporabljajo različne metode, pomembno mesto med njimi ima
spektrometrija.
Določanje mineralnih snovi je pomembno za oceno kakovosti ţivil in tudi za
ugotavljanje morebitne kemijske onesnaţenosti ţivil. Skupne mineralne snovi najpogosteje
določamo s pomočjo suhega seţiga. Za določitev posameznih mineralnih snovi pa lahko
uporabimo tudi moker seţig. Pri suhem seţigu sluţi kot oksidacijsko sredstvo kisik in visoka
temperatura, pri mokrem seţigu pa uporabljamo močne, koncentrirane kisline (npr. ţveplova
(VI) kislina, dušikova kislina).
Tehnik Žan
51
4.3 Določanje ogljikovih hidratov
Ogljikove hidrate določamo za ugotavljanje kemijske sestave ţivila, ugotavljanje kakovosti in
zaradi ugotavljanja ustreznosti po pravilnikih o kakovosti ţivil. V naravi so zelo razširjeni v
ţivilih rastlinskega porekla, v ţivilih ţivalskega izvora se nahajajo v znatno manjših količinah.
Tudi v prehranski piramidi zavzemajo ogljikovi hidrati velik del – nahajajo se na dnu
prehranske verige s polisaharidi in na vrhu z enostavnimi sladkorji.
Od monosaharidov določamo v ţivilih predvsem glukozo in fruktozo, ki se nahajata v sadju in
medu. Ostale monosaharide (galaktozo, manozo, ksilozo, arabinozo), ki se nahajajo v
neznatnih količinah v prostem stanju v ţivilih, običajno ne določamo. Od disaharidov so z
analitičnega stališča najpomembnejši saharoza, laktoza in maltoza. Saharoze je v sadju in
zelenjavi zelo malo v obliki naravne sestavine, mnogo več jo je dodane v sadnih proizvodih.
Laktozo določamo v mleku, mlečnih izdelkih in v ţivilih, ki jim dodamo mleko. Maltoza se v
ţivilih nahaja kot produkt hidrolize škroba, njeno določanje je pomembno v moki. Od
polisaharidov je v ţivilih najbolj razširjen škrob. Vsebnost škroba kot naravne sestavine ali v
obliki dovoljenega aditiva določamo zelo pogosto. Če sumimo na potvorbo, je včasih ţe
dovolj samo kvalitativen dokaz. Od ostalih polisaharidov določamo pektinske snovi v
posameznem sadju (jabolka, limone), v ţitih pa pentozane. Celulozo in hemicelulozo
določamo običajno skupno kot surove vlaknine.
Določanje monosaharidov in disaharidov
Pri določanju sladkorjev (monosaharidov in disaharidov) moramo pred analizo ustrezno
pripraviti vzorec. Iz vzorca ekstrahiramo sladkor in iz ekstrakta odstranimo vse komponente,
ki bi lahko motile analizo.
Priprava vzorca poteka v naslednjih korakih:
- vzorec ţivila ustrezno zdrobimo (v terilnici, mlinčku, sekljalniku), tako da olajšamo
ekstrakcijo sladkorja iz ţivila,
- ekstrakcija poteka z vodo na temperaturi od 40 do 50 0C - običajno na vodni kopeli,
- bistrenje ekstrakta: iz njega moramo odstraniti vse v vodi topne komponente in
koloide (beljakovine, pektine, tanine, barve, razne katione in anione).
Bistrenje poteka s pomočjo dodatkov za bistrenje. Kot sredstvo za bistrenje najpogosteje
uporabljamo nevtralno ali bazično raztopino svinčevega acetata in reagent po Carrezu
(raztopina I – K4Fe(CN)6, raztopina II – soli cinkovega acetata in sulfata).
Kvalitativno določanje monosaharidov in disaharidov
S kvalitativnim določanjem ugotavljamo prisotnost določenega monosaharida oz.
oligosaharida. Osnova kvalitativnega in kvantitativnega določanja je običajno enaka.
Najpogosteje uporabljamo za kvalitativno določanje naslednje postopke:
Tehnik Žan
52
- z barvnimi reakcijami,
- z reakcijami, ki bazirajo na redukcijskih lastnostih sladkorjev,
- z reakcijami, ki bazirajo na optični aktivnosti sladkorjev,
- izkoriščanje fermentacijskih lastnosti sladkorjev,
- kromatografske tehnike.
Kvantitativno določanje monosaharidov in disaharidov
Osnove metod so enake kot pri kvalitativnih metodah. Razdelimo jih v naslednje skupine:
- redukcijske,
- polarimetrijske,
- fotometrične,
- kromatografske in
- biokemijske.
Metoda po Fehlingu
Osnova metode je izkoriščanje lastnosti monosaharidov in disaharida maltoze in laktoze, da
reducirajo ione metalov (bakra, bizmuta, srebra) iz alkalne raztopine njihovih soli. Po
redukciji dobimo ustrezne okside ali elementarni metal. Saharoza nima redukcijskih lastnosti
in jo lahko določimo na tak način šele po hidrolizi, z razcepom na monosaharida, glukozo in
fruktozo.
Najpogosteje uporabljamo za določanje sladkorjev metodo s Fehlingovimi raztopinami -
sestavljena je iz dveh raztopin:
Fehling I - raztopina CuSO4
Fehling II – alkalna raztopina K-Na-tartrata
Pri mešanju obeh raztopin nastane kompleksen ion bakra (II).
V reakciji med raztopino sladkorja in Fehlingove raztopine poteka redukcija bakrovega (II)
iona do Cu+, nastane bakrov hidroksid (rumena oborina), ki pri segrevanju preide v bakrov (I)
oksid (rdeča oborina). Sladkorji se v alkalni sredini oksidirajo v različne kisline.
Določimo količino nastalega bakrovega oksida s pomočjo:
- gravimetrične analize (filtracija, spiranje, sušenje, tehtanje) ali
- titracije s kalijevim permanganatom.
Količino sladkorja dobimo iz količine bakrovega oksida iz ustreznih tabel. Za določanje
skupnega sladkorja izvedemo hidrolizo s klorovodikovo kislino.
Polarimetrično določanje sladkorjev
Polarimetrija spada med hitre instrumentalne metode. Pri metodi izkoriščamo lastnosti
sladkorjev, da so v raztopini optično aktivni - premikajo raven polarizirane svetlobe (desno ali
Tehnik Žan
53
levo). Velikost kota rotacije je odvisna od vrste in koncentracije sladkorja, temperature in
dolţine cevi polarimetra. Metoda se uporablja za določanje visokih koncentracij sladkorjev,
npr. v jedilnem sladkorju, sirupih, čokoladi …
Fotometrične metode določanja sladkorjev
Se pogosto uporabljajo zaradi enostavnosti pri serijskem določanju sladkorjev.
Kromatografske metode
Uporabljamo različne kromatografske tehnike: papirno, tankoplastno in plinsko
kromatografijo. Za uspešno ločitev je potrebno pravilno pripraviti ekstrakt vzorca z ustrezno
koncentracijo sladkorja in izbrati ustrezno topilo.
Biokemijske metode
Delimo jih v mikrobiološke in encimske metode. Pri mikrobioloških metodah ločujemo
sladkorje glede na razlike v fermentacijski sposobnosti kvasovk – glukoza in fruktoza; po
hidrolizi pa še maltoza in saharoza fermentirajo pod vplivom njihovega delovanja, pentoze in
laktoze pa ne.
Encimske metode so zaradi visoke selektivnosti zelo uporabne za določanje
monosaharidov, oligosaharidov kot tudi škroba. Za določanje uporabimo ustrezne encimske
preparate.
Dokazovanje in določanje polisaharidov
Od vseh polisaharidov se najpogosteje analizira škrob. Za dokazovanje škroba se uporablja
reakcija z raztopino joda. Pogosto dokazujemo prisotnost škroba pri dokazovanju potvorbe
ţivil (npr. pri medu, mesnih izdelkih …).
Količino škroba v ţivilih določamo na različne načine:
- izvedemo hidrolizo škroba in ga določamo preko glukoze,
- obarjanje škroba in gravimetrično ali volumetrično določanje in
- izkoriščanje optične aktivnosti škroba.
Pogosto analiziramo še pektinske snovi in celulozo s hemicelulozo in ligninom.
Ogljikove hidrate določamo za ugotavljanje kemijske sestave ţivila, kakovosti
ţivil in zaradi ugotavljanja ustreznosti po pravilnikih o kakovosti ţivil. Med klasične analizne
metode sodi določanje sladkorjev po Fehlingu. Pri metodi po Fehlingu izkoriščamo
redukcijske lastnosti sladkorjev (monosaharidov in disaharida laktoze in maltoze).
Pomembne so tudi barvne reakcije in fotometrično določanje obarvanega kompleksa in
Tehnik Žan
54
različne kromatografske tehnike določanja sladkorjev. Od polisaharidov najpogosteje
analiziramo škrob. Značilna je reakcija škroba z jodovico. Vsebnost škroba v ţivilu je lahko
tudi pokazatelj potvorb ţivila.
Tehnik Žan
55
4.4 Določanje beljakovin in aminokislin
Analitika vsebnosti beljakovin ima pomembno vlogo v analizi ţivil. Beljakovine in vsebnost
esencialnih aminokislin določamo zaradi ugotavljanja biološke vrednosti ţivil. Prisotnost
beljakovin vpliva na proces porjavenja (Maillardova reakcija), vsebnost beljakovin v pivu, vinu
in v sadnih sokovih vpliva na tehnološki postopek in stabilnost proizvodov. V pšenični moki
ugotavljamo količino v vodi netopnih beljakovin (gliadina in glutenina) za ugotavljanje
tehnoloških lastnosti moke …
Poznamo več vrst metod kvantitativnega določanja beljakovin. Najpogosteje uporabljamo
naslednje:
- indirektna metoda - določitev beljakovin z določitvijo vsebnosti dušika,
- kemijska reakcija s peptidno vezjo in fotometrična meritev,
- kemijska reakcija z določeno aminokislino in fotometriranje.
Določanje beljakovin po Kjeldahlu
Beljakovine iz ţivila teţko izoliramo, zato jih ne določamo direktno, ampak indirektno glede
na vsebnost dušika v beljakovinah.
Beljakovine vsebujejo v povprečju 16 % dušika. Razen dušika vsebujejo še:
ogljik 51 – 55 %
kisik 20 – 25 %
vodik 6 – 7 %
dušik 15 – 18.5 %
ţveplo, fosfor
Dušika je v beljakovinah v povprečju 16 %. Tako dobimo faktor za preračunavanje količine
beljakovin iz količine dušika:
1006.25
16
Osnova metode po Kjeldahlu je moker seţig vzorca v koncentrirani ţvepleni kislini ob
prisotnosti katalizatorja pri povišani temperaturi do popolne oksidacije ogljika in
vodika in redukciji organskega dušika do amonijevega sulfata.
Z dodatkom koncentriranega natrijevega hidroksida se iz amonijevega sulfata sprosti
amoniak, ki ga predestiliramo v nasičeno raztopino borove kisline. Sledi titracija
amonijevega borata s standardno raztopino kisline.
Metoda poteka v treh stopnjah:
Tehnik Žan
56
Mokri seţig:
izvedemo ga s pomočjo koncentrirane H2SO4, organski dušik se reducira do amonijevega
sulfata:
(CHNO) + H2SO4 → CO2 + SO2 + H2O + (NH4)2SO4
Destilacija:
ob dodatku koncentriranega natrijevega hidroksida se
sprosti amoniak, ki ga predestiliramo v nasičeno
raztopino borove kisline, dobimo amonijev borat.
(NH4)2SO4 + 2 NaOH → Na2 SO4 + 2 NH3 + 2 H2O
H(B(OH)4) + NH3 → NH4(B(OH)4)
Titracija:
Amonijev borat, titriramo s standardno raztopino ţveplove (VI) kisline.
2 NH4(B(OH)4) + H2SO4 → (NH4)2SO4 + 2 H(B(OH)4)
Napaka metode:
Z metodo po Kjeldahlu določimo ves organski dušik. Večina tega dušika pripada
beljakovinam, manjši del pa je prisoten še v prostih aminokislinah, nukleinskih kislinah,
aromatskih snoveh, vitaminih B-kompleksa. Do napak lahko pride tudi zaradi izgube dušika
pri previsokih temperaturah mokrega seţiga in prekomernega dodajanja katalizatorjev. S
priporočeno temperaturo mokrega seţiga (370 0C do 410 0C) se izognemo tej napaki.
Barvne reakcije s proteini
Posamezni proteini dajo z določenimi reagenti značilne barvne reakcije, ki jih izkoriščamo v
analitične namene. Med njimi je najpomembnejša Biuret reakcija: polipeptidi reagirajo z
razredčeno raztopino bakrovega sulfata v močno alkalnem mediju z značilno modro barvo.
Slika 17: Naprava za destilacijo (Vir: lasten)
Tehnik Žan
57
Formolna titracija
V mleku in sladoledu ugotavljamo skupno količino beljakovin tudi s formolno titracijo.
Izvedemo reakcijo amino skupine beljakovin ali aminokislin s formaldehidom in titriramo
COOH skupine beljakovin oz. aminokislin s pomočjo standardne raztopine baze.
Določanje aminokislin
Za določanje aminokislin so najprimernejše kromatografske tehnike – lahko so hitre
in enostavne kot sta papirna in tankoplastna kromatografija ali zahtevnejše -
tekočinska in plinska kromatografija.
Za določitev aminokislin so primerne po izvedbi kemijskih barvnih reakcijah tudi
spektrometrične metode.
Beljakovine v ţivilih določamo za ugotavljanje biološke vrednosti hrane ter za
spremljanje in nadzor tehnološkega procesa. Med klasične metode določanja beljakovin
spadajo indirektne metode z določanjem organskega dušika. Iz vsebnosti dušika določimo
vsebnost skupnih beljakovin. Med indirektne metode spada metoda po Kjeldahlu. Poteka v
treh stopnjah: moker seţig, destilacija in titracija. Za določanje posameznih aminokislin se
najpogosteje uporabljajo različne kromatografske tehnike.
Tehnik Žan
58
4.5 Določanje maščob
Določanje količine maščob v ţivilu je pomembno za ocenjevanje energijske vrednosti ţivil in
za ţivila, ki jih razvrščamo v razrede glede na količino maščob. Količina maščob v ţivilih se
giblje od 0.1 % v zelenjavi pa do skoraj 100 % v masteh in oljih. Večje količine maščob vsebujejo
ţivila ţivalskega izvora: svinjska mast, loj, maslo, polnomastni sir. V rastlinskih ţivilih se
nahaja večja količina maščob v semenih in v nekaterih plodovih, kot so olive, lešniki, orehi …
Analitika maščob pa nima pomena samo pri določanju količine maščob, zanima nas tudi
sestava in kvar maščob. Pogosto določamo tudi karakteristična števila, ki nam povedo
lastnosti maščob (nasičenost oz. nenasičenost maščobnih kislin, dolţino verig maščobnih
kislin …) in s tem prehransko vrednost maščob. Za bolj cenjene vrste maščob je pomembno
tudi ugotavljanje pristnosti maščob (npr. za ekstra deviško oljčno olje).
Določanje količine maščob
Osnova določanja količine maščob je ekstrakcija maščob iz ţivila z organskim topilom. Za
ekstrakcijo maščob uporabljamo naslednja topila: eter, petroleter, kloroform, trikloretilen ...
Ker so v teh topilih razen maščob topne še druge snovi (voski, steroli, vitamini, pigmenti,
eterična olja, proste maščobne kisline) imenujemo dobljen ekstrakt – surove maščobe. Pri
večini ţivil je količina ne-maščobnega dela surovih maščob neznatna in jo lahko pri analitiki
zanemarimo
Od tod tudi izvira definicija za maščobe:
Maščobe so snovi, ki jih iz ţivila ekstrahiramo z brezvodnim etrom in po enournem
sušenju na 100 0C ne izparijo.
Obstaja veliko metod, ki jih delimo glede na osnovni princip ekstrakcije. Katero topilo in
metodo določanja bomo izbrali je odvisno od vrste ţivila.
Med najbolj pogosto uporabljene metode spada določanje maščob po Soxhletu.
Določanje količine maščob po Soxhletu
Metoda je primerna za vrsto ţivil: meso in mesne izdelke, pekovski izdelki, rastlinska ţivila …
Izvedba je enostavna, vendar ne spada med hitre metode.
Potek dela:
- homogenizacija vzorca,
- vzorci, ki vsebujejo več vlage jih pred ekstrakcijo posušimo na 105 0C - 2 uri,
- vzorec odtehtamo v poseben tulec, ki ga namestimo v ekstraktor Soxhletove
aparature,
Tehnik Žan
59
- stehtano, suho bučko napolnimo s topilom in sestavimo aparaturo s hladilnikom,
- ekstrakcija poteka 3 do 6 ur, odvisno od vrste vzorca,
- sušenje bučke z ekstrahirano maščobo – 1 uro na 105 0C,
- hlajenje v eksikatorju,
- izračun.
Slika 18: Sodobna naprava za določanje količine maščob po Soxhletu
(Vir: lasten)
Pri ţivilih, katerih ekstrakcija z etrom ni popolna, bodisi zaradi prepočasnega pronicanja etra
v celice, ali ker se mast nahaja vezana na beljakovine in ogljikove hidrate, izvedemo pred
ekstrakcijo hidrolizo. Metoda se imenuje Metoda po Weibullu in Stoldtu: vzorec predhodno
razklopimo s klorovodikovo kislino, pri čemer prihaja do hidrolize beljakovin in škroba.
Izločeno mast prefiltriramo in ekstrahiramo po Soxhletovi metodi.
Določanje kvara maščobe
Pri maščobnih ţivilih pogosto ocenjujemo primernost maščob z določanjem kvara. Poznamo
dve vrsti kvara maščob:
- s staranjem se povečuje količina prostih maščobnih kislin in s tem kislost maščob in
- vezava kisika na dvojne vezi maščobnih kislin povzroči oksidativen kvar, nastali
peroksidi pa lahko razpadajo na aldehide in ketone.
Določanje hidrolitičnega kvara
Masti in olja niso nikoli nevtralna, ker vedno vsebujejo še določeno količino prostih
maščobnih kislin. S staranjem se količina prostih maščobnih kislin v maščobah poveča
(hidrolitičen kvar maščob). Pravilnik o kakovosti ţivil predpisuje za maščobna ţivila
maksimalno količino dovoljenih prostih maščobnih kislin, izraţeno v % oleinske kisline.
Kislost maščob izraţamo s kislinskim številom, kislinsko stopnjo in % oleinske kisline:
Tehnik Žan
60
Kislinsko število
Izraţa se kot število mg KOH, potrebnih za nevtralizacijo prostih maščobnih kislin v 1 g
vzorca.
Kislinska stopnja
Izraţa se v številu mL 1 M KOH ali NaOH, potrebnih za nevtralizacijo 100 g vzorca.
% oleinske kisline dobimo, če kislinsko stopnjo pomnoţimo s faktorjem 0.2823.
Določanje oksidativnega kvara
Oksidativen kvar se izraţa na nenasičenih maščobnih kislinah kot posledica delovanja kisika,
svetlobe, temperature in prisotnosti teţkih metalov, ki delujejo kot katalizatorji. Tvorijo se
peroksidi. Pri temperaturah nad 130 0C peroksidi začenjajo razpadati – nastajajo sekundarni
produkti oksidacije: aldehidi, ketoni, mravljična kislina (značilen vonj po ţarkem),oksidacijske
kisline in produkti polimerizacije.
Peroksidno število
Z njim določamo prvo stopnjo oksidativnega kvara. Izraţamo ga kot število milimolov
peroksida, izraţenega v 1 kg maščobe.
Kreissova reakcija
Z njo dokazujemo drugo stopnjo oksidativnega kvara. Epihidrin je nosilec pozitivne reakcije v
Kreissovi reakciji, značilen vonj ţarkih maščob pa izhaja od heptilaldehida.
Število tiobarbiturne kisline (TBK - test)
S TBK testom ugotavljamo drugo stopnjo oksidativnega kvara. Izraţa se v miligramih
malonaldehida v 1 kg maščobe. Določamo ga spektrofotometrično.
Določanje karakterističnih števil
Jodno število
Izraţa se s številom g joda, ki se veţe na nenasičene maščobne kisline v 100 g masti ali olja.
Proste ali vezane nenasičene maščobne kisline imajo lastnost, da adirajo molekulo halogena
na dvojno vez.
Število umiljenja
Je število mg KOH potrebnega za popolno umiljenje prostih in estersko vezanih maščobnih
kislin v 1 g masti. Je značilna konstanta za posamezna olja in masti. Vrednost je odvisna od
Tehnik Žan
61
molekulske mase maščobnih kislin.
Estersko število
Je število mg KOH, potrebnega za umiljenje estersko vezanih maščobnih kislin. Pri
nevtralnih maščobah sta estersko število in število umiljenja enaka.
Določanje neumiljivih snovi
So nemaščobna sestava maščob. V vseh naravnih maščobah je količina neumiljivih snovi
majhna od 0.2 do 2 %.
Določanje indeksa refrakcije
Določamo ga refraktometrično. Z njim lahko dokaţemo identiteto masti in olja.
Določanje sestave maščobe
Najprimernejši metodi za določanje sestave maščob sta plinska kromatografija in tekočinska
kromatografija visoke zmogljivosti. Z njima lahko določimo sestavo vseh pomembnih
ţivalskih in rastlinskih maščob. Rastlinska olja in maščobe ţivalskega porekla imajo značilno
sestavo maščobnih kislin. Obe metodi sta uporabni tudi za ugotavljanje pristnosti maščob.
Analitika maščob zavzema določanje količine maščob, kvara, karakterističnih
števil, vrste maščobnih kislin in pristnosti maščob. Določanje količine maščob po Soxhletu
spada med klasične metode. Osnova metode je ekstrakcija maščob z organskim topilom.
Hidrolitičen kvar maščob določamo s kislinsko stopnjo, oksidativen kvar maščob pa s
peroksidnim številom. Z jodnim številom izraţamo nasičenost oz. nenasičenost maščobnih
kislin. Število umiljenja je pokazatelj dolţine verig maščobnih kislin oz. molske mase
maščobe. Za ugotavljanje vrste maščobnih kislin in pristnosti maščob se najpogosteje
uporabljajo sodobne kromatografske tehnike.
Tehnik Žan
62
4.6 Določanje aditivov
Dodatki so snovi ali mešanica snovi, ki jih dodamo ţivilom med tehnološkim procesom.
Dodatki ali njihovi razkrojni produkti v splošnem ostanejo v ţivilu, vendar jih lahko v nekaterih
primerih iz ţivila med tehnološkim postopkom odstranimo. Pravilnik o kakovosti ţivil
predpisuje, kateri dodatki in v kakšni količini so dovoljeni v ţivilu. Osnovni pogoj za njihovo
uporabo je, da so razvrščeni v Pozitivni seznam aditivov (Pravilnik o kakovosti ţivil) – kar
pomeni, da so popolnoma preverjeni za trajno in varno uporabo v ţivilskih izdelkih, ali da
doslej še niso imeli škodljivih posledic, čeprav za trajno in varno uporabo v ţivilskih izdelkih
še niso popolnoma preverjeni. Izjemoma so v pozitivni seznam uvrščeni tudi aditivi, ki niso
popolnoma preverjeni, je pa njihova uporaba v ţivilskih izdelkih tehnološko upravičena.
Število dodatkov iz leta v leto narašča. Danes je ţe zavedenih nekaj tisoč različnih vrst
dodatkov.
Tabela 7: Razdelitev dodatkov glede na njihovo namembnost
Dodatki s
prehransko in
dietetično
funkcijo
Dodatki za
stabilizacijo
Dodatki s
senzoričnimi
lastnostmi
Dodatki pri predelavi
ţivil in dodatki kot
delovna pomagala
– vitamini in
provitamini
– aminokisline
– minerali in
elementi v sledeh
– polnila
– konzervansi
– antioksidanti
– sinergisti in
kompleksanti
– zaščitni plini
– emulgatorji
- zgoščevalci in
ţelirne snovi
– posebni stabilizatorji
– barvila
– dodatki za
izboljšanje okusa
– arome
– pH regulatorji
– encimi
– kulture mikroorganizmov
– topila
– nosilni plini
– dodatki za bistrenje
– dodatki za filtriranje
– dodatki proti penjenju
– belilna sredstva
V analizi ţivil s kvalitativnimi testi dokazujemo, da nedovoljeni aditivi niso prisotni in s
kvantitativno analizo zagotavljamo, da koncentracija uporabljenih aditivov ne presega
dovoljene meje.
Analitika aditivov je glede na raznovrstnost substanc, ki se uporabljajo kot aditivi, zelo
kompleksna, uporabljajo se številne analizne metode – klasične in instrumentalne.
Določanje konzervansov
Konzervansi se uporabljajo zaradi podaljšanja obstojnosti ţivil in zaradi zaščite pred
mikotoksini. Določamo jih s kvalitativno in kvantitativno analitiko. Najpogosteje uporabljamo
benzojsko kislino in njene soli (benzoate) ter sorbično kislino in njene soli (sorbate).
Tehnik Žan
63
Kvalitativen dokaz za benzojsko kislino poteka z barvno reakcijo s FeCl3 ali s tankoplastno
kromatografijo.
Kvantitativno ji določamo spektrofotometrično z merjenjem absorbance, volumetrično s
titracijo z NaOH, s tekočinsko kromatografijo visoke zmogljivosti ali s plinsko kromatografijo.
Določanje barvil
Z dodajanjem barv izboljšamo senzorične lastnosti ţivil zaradi izgube ali spremembe barve
med postopki pri predelavi ali za doseganje atraktivnejšega izgleda ţivil
V rutinski analizi ţivilskih barvil običajno zadostuje kvalitativna analiza, s katero potrdimo ali
izključimo prisotnost določenih barvil. Izvedemo jo s papirno ali tankoplastno kromatografijo.
Tekočinsko kromatografijo uporabljamo samo za kvantitativno določevanje – kadar je
uporaba določenega barvila količinsko omejena.
Določanje umetnih sladil
Umetna sladila se dodajajo ţivilom zaradi prijetnega sladkega okusa in nizke kalorične
vrednosti. Kvalitativno določamo umetna sladila s pomočjo kromatografskih tehnik –
tankoplastna kromatografija. Za kvantitativno določitev pa uporabljamo tekočinsko
kromatografijo. Kadar določamo čista umetna sladila ali sladila v brezalkoholnih pijačah, ni
potrebna posebna priprava vzorca, sicer je potrebna priprava vzorca z ekstrakcijo umetnih
sladil z vodo ali etanolom.
Analitika aditivov je glede na raznovrstnost in številčnost aditivov zelo
kompleksna. Poglavitni pomen analitike aditivov je, da nedovoljeni aditivi niso prisotni v ţivilih
in da koncentracija uporabljenih aditivov ne presega zakonsko dovoljene zgornje meje.
Najpogosteje se analizirajo različni konzervansi, barvila, umetna sladila. Za vsak aditiv se
uporablja specifična metoda določanja. Med najbolj pogosto uporabne instrumentalne
metode v analitiki aditivov sodijo kromatografske tehnike in spektrometrija.
Tehnik Žan
64
- Opiši metodo določanja vode s sušenjem in navedi napake metode.
- Navedi princip določanja vode s titracijo po Karl Fischerju.
- Naštej najpomembnejše instrumentalne metode določanja količine vode.
- Koliko % vode je v vzorcu ţivila, če je masa praznega tehtiča znašala 53,2400 g,
masa tehtiča z vzorcem ţivila pa 56,1505 g? Po sušenju smo ponovno tehtali - masa
tehtiča s posušenim vzorcem je znašala 55,3415 g.
- Navedi faze dela in pogoje za določanje mineralnih snovi s suhim seţigom.
- Kdaj uporabljamo moker seţig in kako ga izvedemo?
- Izračunaj TIP moke, če smo v stehtan ţarilni lonček (z maso 27,1215 g) odtehtali
3,0022 g vzorca moke, jo ţarili 90 minut na 900 0C in po ohladitvi v eksikatorju
ponovno tehtali – teţa je znašala 27,1700 g.
- Razmisli glede varnosti pri delu. Na kaj moramo biti še posebej pozorni pri izvedbi
mokrega seţiga?
- Navedi osnovo metode določanja ogljikovih hidratov po Fehlingu.
- Na kakšen način lahko določimo saharozo po Fehlingu?
- S katero barvno reakcijo lahko dokaţemo škrob?
- Navedi osnove indirektne metode določanja beljakovin po Kjeldahlu.
- Navedi potek dela po Kjeldahlu. Katera faza dela je za okolje najbolj obremenilna?
- S katero metodo bi določili aminokisline v vzorcu ţivila?
- Navedi osnovo določanja količine maščob po Soxhletu.
- Navedi topila za določanje količine maščob. Razmisli, na kaj vse moramo biti pozorni
pri izbiri topila za ekstrakcijo maščobe?
- Navedi faze dela določanja količine maščob v čipsu.
- Kakšen kvar maščob poznaš in kako ga dokaţemo?
- Kaj nam pove jodno število?
- Navedi bistven pomen analitike aditivov.
Tehnik Žan
65
Kazalo slik Slika 1: Dijaki v laboratoriju uporabljajo osebno varovalno opremo…………………………………………………...8
Slika 2: Oznake za zaščitne sredstva ............................................................................................ 7
Slika 3: Oznake na embalaži ..................................................................................................... 10
Slika 4: Oznake za pravilno ločevanje odpadnih kemikalij ............................................................ 12
Slika 5: Obarjanje – poteka pod posebnimi pogoji ...................................................................... 18
Slika 6: Titracija se zaradi enostavnosti postopka pogosto uporablja v analizi živil .......................... 20
Slika 7: Titracija šibke kisline .................................................................................................... 22
Slika 8: Instrumentalne metode so lahko zelo enostavne – kot je uporaba ročnega refraktometra ... 29
Slika 9: Shema elektrokemijskega člena .................................................................................... 30
Slika 10: Steklena elektroda ..................................................................................................... 31
Slika 11: Kalomelova elektroda ................................................................................................ 32
Slika 12: Sestavni deli absorbcijskega spektrometra ................................................................... 35
Slika 13: Papirna kromatografija ............................................................................................... 38
Slika 14: Naprava za elektroforezo in razviti elektroforetogram ................................................... 42
Slika 15: Odtehtanje vzorca za sušenje ...................................................................................... 46
Slika 16: Žarimo do enakomerne barve ostanka ......................................................................... 49
Slika 17: Naprava za destilacijo ................................................................................................ 56
Slika 18: Sodobna naprava za določanje količine maščob po Soxhletu........................................... 59
Kazalo tabel Tabela 1: Oznake za nevarnost ................................................................................................... 8
Tabela 2: Novi znaki za nevarnost ............................................................................................. 10
Tabela 3: Standardna opozorila ('R' stavki) za označevanje nevarnih snovi in pripravkov ................. 11
Tabela 4: Standardna obvestila ('S' stavki) za označevanje nevarnih snovi in pripravkov ................. 11
Tabela 5: Anorganski obarjalni reagenti .................................................................................... 18
Tabela 6: Barve različnih območij vidnega spektra ...................................................................... 33
Tabela 7: Razdelitev dodatkov glede na njihovo namembnost ..................................................... 62
Tehnik Žan
66
5. LITERATURA Belitz, Grosch. Lehrbuch der Lebensmittelchemie. Berlin: Springer-Verlag, 1992. Bryan, L. Williams. Principles and Techniques of Practical Biochemistry. London: Edward Arnold, 1984. Abram, V. in Zelenik-Blatnik, M. Vaje iz živilske kemije za študente živilske tehnologije. Ljubljana: Biotehniška fakulteta. Oddelek za ţivilstvo, 1996. Chiplunkar, M. Nitrogen – Information. Flawil: Buchi Laboratoriums-Technik AG, 1999. Harris, D. C. Quantitative Chemical Analysis. Fourth Editon. New York: W.H. Freeman and company, 1996. Gary, D. C. Analytical Chemistry. Fifth Edition. New York: John Wiley & Sons, 1994. Golc-Wondra, A. Elektroforeza: sodobne separacijske tehnike. Ljubljana: Kemijski inštitut Ljubljana, 1995. Gorenc, D., et al. Analizna kemija: gravimetrična in volumetrična analiza. Ljubljana: Drţavna zaloţba Slovenije, 1994. Gottwald, W. GC für Anwender. Weinheim: VCH, 1995. Harris, D. C. Lehrbuch der Quantitativen Analyse. Wiesbaden: Vieweg, 1997. Klofutar, C. Pregled dodatkov v ţivilstvu – definicija in uporaba. V: Zbornik 16. Bitenčevih živilskih dnevov. Ljubljana: Biotehniška fakulteta, Oddelek za ţivilstvo, 1994. str. 3-10. Plestenjak, A. Določanje aditivov v ţivilih. V: Zbornik 16. Bitenčevih živilskih dnevov. Ljubljana: Biotehniška fakulteta, Oddelek za ţivilstvo, 1994. str. 155-160. Prošek, M. in Pukl, M. Kvantitativna planarna kromatografija. Ljubljana: Kemijski inštitut Boris Kidrič, 1991. Rudan-Tasič, D. Vitamini C, E in Q10: 20. V: Bitenčevi živilski dnevi, Ljubljana: Biotehniška fakulteta, Oddelek za ţivilstvo, 2000. str. 39-51. Sodja Boţič, J. Vaje iz instrumentalne analize. Trzin: Izolit, 1998. Skoog, D.A., et al. Fundamentals of Analytical Chemistry. Thomson Brooks Cole, 2004. Trajkovič, J., et al. Analize životnih namirnica, Beograd: Tehnološko-metalurški fakultet, 1983.
Components of Instruments for Molecular and Atomic Spectroscopy. (online). (citirano 7. 6. 2010). Dostopno na naslovu: http://employees.oneonta.edu/schaumjc/chem362/components.ppt#2
Fakulteta za kemijsko tehnologijo. Gravimetrične analizne metode. (online). (citirano 29. 6. 2010). Dostopno na naslovu: www.fkkt.uni-lj.si/.../ farmacevti-gravimetrija.ppt
Tehnik Žan
67
Ministrstvo za šolstvo in šport. Oznake za nevarnost. (online). (citirano 23. 6. 2010).
Dostopno na naslovu: http://www.osbos.si/e-kemija/e-gradivo/1-sklop/oznake_za_nevarnost.html
Mernik A. R in S stavki. (citirano 23. 6. 2010). Dostopno na naslovu:
http://andrej.mernik.eu/kemija/r_in_s_stavki/
Stran študentov FFa. Elektrokemija. (online). (citirano 30. 6. 2010). Dostopno na naslovu: http://www.farma drustvo.si/gradivo.php?b=gradivo_p%2FAnalizna+kemija%2FPREDAVANJA
Titracija. (online). (citirano 30. 6. 2010). Dostopno na naslovu: http://www.kii2.ntf.uni-lj.si/e-kemija/file.php/1/output/Titracija/index.html
Understanding pH measurement. (online). (citirano 3. 6. 2010). Dostopno na naslovu: http://www.sensorland.com/HowPage037.html
Varno delo v kemijskem laboratoriju. (online). (citirano 23. 6. 2010). Dostopno na naslovu:
http://vedez.dzs.si/datoteke/1%20Varno%20delo%20v%20kemijskem%20laboratoriju.ppt
Wikipedia. Electrophoresis. (online). (citirano 30. 6. 2010). Dostopno na naslovu:
http://en.wikipedia.org/wiki/Electrophoresis
Tehnik Žan
68
